[發明專利]一種基于微流控通道的磁分離方法及裝置

有效

• 申請號: 201610225268.4
• 申請日: 2016-04-12
• 公開（公告）號: CN105772123B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 韓小濤;曹全梁;馮洋;王楨;張紹哲;李亮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于微流控芯片領域，更具體地，涉及一種基于微流控通道的磁分離方法及裝置。

背景技術

隨著微機電系統和微納米技術的進步，基于微流控芯片系統的生物分離技術得到了快速發展。與傳統技術相比，其具有樣品需樣量低、高檢測速度、高精細化和可控化等優勢，成為目前進行生物分離技術研究的重要手段，在細胞分離、蛋白質和核酸的分離純化等領域顯示出廣闊的應用前景。

微尺度下，利用磁場力誘導磁微/納米微粒定向移動實現精細分離的磁泳分離技術是近年來發展起來的一種重要的生物分離手段，其優勢在于磁場力具有很強的可控性和靈活性，且分離效率不受通道表面電荷、溶液pH值和離子強度等影響，在高純度磁性顆粒制備及其生物應用中均有著重要的研究和應用價值。

但在現有磁泳分離系統中，磁場類型一般為由永磁體或電磁鐵產生的靜態梯度磁場，例如非專利綜述文獻Magnetism and microfluidics(N.Pamme,Lab Chip,2006,6,24–38.)公開了多種用于磁分離的微流控芯片。在梯度磁場的作用下，磁性粒子間會產生相互作用力，從而發生磁團聚行為，從而導致以下3種問題：

(1)磁性微粒間的團聚行為可造成非目標生物被機械地夾雜在團聚體中而影響分離精度；

(2)在微流控芯片分離系統中磁性微粒團聚體因極易被捕獲而容易造成微管道堵塞；

(3)不同磁性粒子間的團聚行為導致系統無法根據微粒自身物理特性(如粒徑大小、磁化率等物理特性)的差異而實現多目標的有效分離。

上述問題導致系統只能分離濃度低于0.1％的粒子，從而影響了分離的效率，制約了高精度磁泳分離技術的應用和發展。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于微流控通道的磁分離方法及裝置，其目的在于對微流控通道施加靜態均勻磁場以及周期磁場，由此解決樣品液中的粒子團聚的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于微流控通道的磁分離方法，所述方法包括：

控制樣品液流入微流控通道；

對所述微流控通道中的樣品液施加方向垂直于微流控通道的梯度磁場；

對所述微流控通道中的樣品液施加靜態均勻磁場；

對所述微流控通道中的樣品液施加周期磁場，所述周期磁場為強度周期變化的均勻磁場；其中，所述微流控通道、所述梯度磁場以及所述靜態均勻磁場位于同一平面內，所述周期磁場垂直于靜態均勻磁場；

所述靜態均勻磁場與所述梯度磁場共同作用，獲得增強的梯度磁場，使所述樣品液中的不同粒子分離；

所述靜態均勻磁場與所述周期磁場共同作用，獲得強度和方向周期性變化的磁場，避免所述樣品液中不同的粒子團聚。

優選地，所述靜態均勻磁場的強度為所述梯度磁場最高強度的5倍以上。

作為進一步優選地，所述靜態均勻磁場的強度為所述梯度磁場最高強度的10倍以上。

優選地，所述靜態均勻磁場的強度與所述周期磁場的最高強度比為1:2～2:1。

優選地，所述周期磁場的頻率為1Hz～1000Hz，波形為方波、鋸齒波、三角波或者正弦波。

按照本發明的一個方面，還提供了一種基于微流控通道的磁分離裝置，所述磁分離裝置包括微流控通道、第一磁場裝置、第二磁場裝置以及第三磁場裝置；

所述微流控通道用于引入樣品液；

所述第一磁場裝置用于對所述微流控通道中的樣品液施加方向垂直于微流控通道的梯度磁場；

所述第二磁場裝置用于對所述微流控通道中的樣品液施加靜態均勻磁場；

所述第三磁場裝置用于對所述微流控通道中的樣品液施加周期磁場，所述周期磁場為強度周期變化的均勻磁場；其中，所述微流控通道、所述梯度磁場以及所述靜態均勻磁場位于同一平面內，所述周期磁場垂直于靜態均勻磁場；

所述靜態均勻磁場與所述梯度磁場共同作用，獲得增強的梯度磁場，使所述樣品液中的不同粒子分離；

所述靜態均勻磁場與所述周期磁場共同作用，獲得強度和方向周期性變化的磁場，避免所述樣品液中不同的粒子團聚。

優選地，所述裝置還包括多個分離出口，所述裝置還包括多個分離出口，所述多個分離出口設置于所述微流控通道的出口處，用于收集所述樣品液中分離的粒子。