[發(fā)明專利]一種單細(xì)胞全自動(dòng)連續(xù)捕獲與收集裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710109395.2
• 申請(qǐng)日: 2017-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106769338B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王琪;宋永欣;周侗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué);大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 王丹;李洪福

本發(fā)明公開(kāi)了一種單細(xì)胞全自動(dòng)連續(xù)捕獲與收集裝置及方法，裝置包括玻璃底片、PDMS微流控芯片、電磁鐵和永磁鐵偶件、開(kāi)關(guān)繼電器、信號(hào)放大電路以及信號(hào)采集控制系統(tǒng)，所述PDMS微流控芯片凹刻有微通道，所述微通道包括：一端有進(jìn)樣孔的直主通道、垂直主通道兩側(cè)均勻分布的若干細(xì)胞捕獲通道、細(xì)胞捕獲通道與主通道之間有一個(gè)帶有細(xì)胞檢測(cè)門(mén)通道的細(xì)胞捕獲孔，所述細(xì)胞捕獲通道末端設(shè)有一個(gè)細(xì)胞收集孔。電磁鐵和永磁鐵偶件分別位于檢測(cè)門(mén)處玻璃底片下方和PDMS芯片上方。本發(fā)明具有全自動(dòng)化操作的特點(diǎn)，且通過(guò)電磁鐵、永磁鐵偶件以及微流控芯片的配合使用可實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞的高通量自動(dòng)捕獲與收集。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及細(xì)胞操縱技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是涉及一種基于微流控芯片進(jìn)行單細(xì)胞全自動(dòng)連續(xù)捕獲與收集的裝置及方法。

背景技術(shù)

細(xì)胞分析是生物、醫(yī)學(xué)分析領(lǐng)域的一種核心手段，目前在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)普遍采用的主要是顯微鏡人工操作的方法，這樣可以保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、可研究性與全面性，但由于其過(guò)程耗時(shí)、效率低、樣品消耗大、成本高且對(duì)操作人員的專業(yè)水平要求較高等原因，在高強(qiáng)度大規(guī)模地應(yīng)用中受到了限制。

微流控芯片裝置可以將生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過(guò)程的樣品制備、反應(yīng)、分離和檢測(cè)等基本操作集成到一塊微米尺度的芯片上，自動(dòng)完成分析全過(guò)程。它具有液體流動(dòng)可控、消耗試劑和試樣極少、分析速度成十倍上百倍地提高等特點(diǎn)，可以在幾分鐘甚至更短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行上百個(gè)樣品的同時(shí)分析，并且能在線實(shí)現(xiàn)樣品的預(yù)處理及分析全過(guò)程。

在微流控芯片上，通過(guò)對(duì)微流體施加如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、激光束等外力，并結(jié)合微流控通道內(nèi)的流體動(dòng)力，能夠?qū)崿F(xiàn)單細(xì)胞的操控與分選，在生命科學(xué)與分析化學(xué)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，在微流控芯片上實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞操控的方法主要有：

介電電泳法：指本身不帶電、但可以被不同程度極化的細(xì)胞在非均勻的電場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生側(cè)向移動(dòng)。由于不同的細(xì)胞具有的不同介電特性，基于這種原理的微流控芯片設(shè)備已經(jīng)可以用于醫(yī)學(xué)診斷。此方法優(yōu)點(diǎn)是操作精確且不損壞待測(cè)物，收集速度快且位置可調(diào)，以及易于集成等；缺點(diǎn)是受外界電場(chǎng)影響大，易產(chǎn)生誤差，不能捕獲和收集單個(gè)細(xì)胞用于后續(xù)研究。

磁場(chǎng)力技術(shù)：通過(guò)對(duì)微流控芯片系統(tǒng)施加外部磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)惰性細(xì)胞的操控。優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)于光強(qiáng)或電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，恒定的磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生的不利影響小的多，操縱效果十分明顯；缺點(diǎn)是并非所有細(xì)胞都受磁鐵力影響，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞捕獲。

光鑷技術(shù)：指通過(guò)運(yùn)用光鉗設(shè)備提供聚焦激光束，從而產(chǎn)生一種吸引或排斥的力來(lái)固定或移動(dòng)微觀絕緣體。這種技術(shù)已經(jīng)可以用來(lái)在三維環(huán)境下以一種不接觸的方式來(lái)對(duì)絕緣細(xì)胞進(jìn)行操控和分選，優(yōu)點(diǎn)是具有高靈敏性，適用性強(qiáng)；缺點(diǎn)是操作復(fù)雜，設(shè)備復(fù)雜，成本高，可能對(duì)細(xì)胞本身造成破壞。

離心力技術(shù)：指通過(guò)對(duì)螺旋的微流控通道施加離心力，根據(jù)細(xì)胞的尺寸實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞的分選。優(yōu)點(diǎn)是可以輕松實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的分離目的；缺點(diǎn)是只能單方向分離，且操作難度大，無(wú)法捕獲單個(gè)細(xì)胞用于后續(xù)研究。

電滲流法：指在微通道兩端施加外加電場(chǎng)后引起的溶液流動(dòng)，并帶動(dòng)溶液內(nèi)細(xì)胞一起運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)操作與分離的方法。優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低等；缺點(diǎn)是操縱作用較弱，技術(shù)不成熟。

綜上所述，目前還沒(méi)有一種設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便的裝置和方法能夠?qū)崿F(xiàn)單細(xì)胞的連續(xù)自動(dòng)捕獲和收集以滿足在生物研究和醫(yī)學(xué)分析等領(lǐng)域內(nèi)此方面的需求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的單細(xì)胞全自動(dòng)連續(xù)捕獲與收集的裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種單細(xì)胞全自動(dòng)連續(xù)捕獲與收集裝置，其包括玻璃底片、PDMS微流控芯片、電磁鐵和永磁鐵偶件、信號(hào)放大電路以及信號(hào)采集控制系統(tǒng)，所述PDMS微流控芯片凹刻有微通道的一側(cè)與所述玻璃底片封裝為一體，以形成供樣品流通的微通道，其特征在于，所述微通道包括：