[實用新型]一種使用液滴微流控芯片的高通量篩選設備

有效

• 申請號: 201720740015.0
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN207066929U
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 王欽宏;涂然;袁會領;吳晟
• 申請（專利權）人: 中國科學院天津工業生物技術研究所
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;C12M1/36;C12M1/34;C12R1/125
• 代理公司: 北京博華智恒知識產權代理事務所(普通合伙)11431
• 代理人: 樊衛民,譚彥聞

技術領域

本實用新型涉及使用液滴微流控芯片的高通量篩選設備、尤其是單細胞篩選設備。

背景技術

從自然界篩選并在實驗室誘變進化一直是發展和創新工業微生物菌種的重要途徑，是工業生物技術產業的基礎。現在工業上使用的微生物菌株主要是通過誘變篩選得到的。目前微生物菌株的篩選多采用微孔板法(96孔板或384孔板)或平板法，這些方法幾乎全部依賴人工操作，對篩選10萬株以上突變庫需要較長的時間，且需要消耗大量的耗材與試劑，成本難以承受。微生物高通量篩選平臺利用先進的現代自動化技術和儀器分析技術實現傳統誘變篩選過程，具有自動化、標準化、高通量化等特征，大大突破了人工篩選在速度、效率和標準化等方面的限制。然而已經投入使用的各類高通量篩選設備主要是國外公司開發的價格昂貴、操作復雜的大型裝備系統，特別是需要以流式細胞儀為主要部件以完成高通量的要求，例如美國BD公司提供的流式細胞分析儀，其價格昂貴，且需要專人操作，被篩選對象需要表面或內部具有熒光信號，無法對細胞分泌的代謝產物進行檢測、篩選，限制了其應用范圍。

中國發明專利《一種液滴式樣品熒光檢測系統和方法》(授權公告號CN104388307A)公開了一種液滴式樣品熒光檢測系統和方法，仍存在以下問題：(1)缺少液滴篩選單元；(2)系統集成度有待提高，不利于普及。

2013年出版的英國期刊《Nature protocols》公開了文獻《Single-cell analysis and sorting using droplet-based microfluidics》(單細胞分析和利用微流控液滴分選)，其仍處于實驗室研究階段，不存在集成的系統解決方案。

本申請人的中國發明專利申請《一種基于液滴微流控芯片的微生物高通量檢測系統》(公開號CN104007091A)公開了一種基于液滴微流控芯片的微生物高通量檢測系統，但是同樣存在類似問題。

本申請人的中國發明專利申請《一種用于液滴熒光檢測的顯微鏡集成光路系統》(公開號CN105300943A)提供了一種用于液滴熒光檢測的光路系統，但是也沒有提出集成度高的整體液滴篩選解決方案。

對此，希望提供一種集成度高且自動化程度高的基于液滴微流控芯片的高通量篩選解決方案。此外，還希望方案具有改進的液滴檢測能力。另外，還希望方案提供改進的液滴給送。

實用新型內容

針對該問題，本實用新型涉及一種集成度高且自動化程度高的基于液滴微流控芯片的單細胞高通量篩選設備，其特別適合用于不同類型細胞的高通量熒光檢測、篩選。

根據本實用新型的一個方面，提供了一種使用液滴微流控芯片的高通量篩選設備，包括：機架；構造成控制用于向所述液滴微流控芯片供應含液滴流體的流體供應裝置的微流控制系統；光電檢測系統，具有限定出入射光路的入射光生成裝置和限定出熒光光路的熒光檢測裝置；構造成連接液滴微流控芯片的篩選電極以篩選流經所述液滴微流控芯片的液滴的電篩選系統；以及構造成接收來自所述熒光檢測裝置的信號并將所述信號與預定閥值相比較并基于比較結果控制所述電篩選系統進行液滴篩選的一個或多個控制器。入射光生成裝置優選為激光激發裝置

相比于在實驗室中根據各種具體情況自行搭建系統且人力密集型的現有技術，根據本實用新型的使用液滴微流控芯片的高通量篩選設備提供了一種高度自動化的液滴自動給送、檢測和分揀的解決方案，并能夠簡單適用于各種不同液滴的檢測，而無需重新搭建或改造設備。

在根據本實用新型的實施例中，所述液滴總體而言可以為可熒光激發的液滴，且在特別優選的實施例中包括包埋細胞的液滴、如包埋單細胞的液滴，細胞例如包括但不限于大腸桿菌、枯草芽孢桿菌或酵母菌。

在本實用新型的實施例中，可以根據需要設定各種各樣的、大小不同的篩選閥值。在一個優選的實施例中，預定閥值例如是液滴熒光強度值。在一個優選實施例中，預定閥值的大小范圍是基于液滴是否包埋有細胞、優選是基于是否包埋有單細胞設定的。

根據一個優選實施例，所述熒光檢測裝置包括一個或多個成像透鏡、帶孔擋板和光電倍增器。借助于帶孔擋板，根據本實用新型實施例的熒光檢測裝置能夠簡單有效地濾除檢測區外相鄰細胞發射的熒光信號，提高了系統分選通量。