[發(fā)明專利]用于分選微流體顆粒的設(shè)備和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880039079.5
• 申請(qǐng)日: 2018-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN110769935A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 米哈伊爾·巴什塔諾夫;理查德·戈?duì)柕?/a>;卡勒姆·海耶斯;弗雷德·侯賽因;羅賓·普里查德;薩爾曼·薩姆孫·羅杰斯;努諾·瓦雷拉斯;亞歷山大·茹科夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: TTP公司
• 主分類號(hào): B01L3/00
• 分類號(hào): B01L3/00;G01N15/10
• 代理公司: 44224 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 易皎鶴

一種用于微流體顆粒分選器的單接合分選器，所述單接合分選器包括：輸入通道，所述輸入通道被配置以接收含有顆粒的流體；輸出分選通道和輸出廢物通道，所述輸出分選通道和所述輸出廢物通道每個(gè)都連接至所述輸入通道，用于接收來(lái)自所述輸入通道的流體；氣泡發(fā)生器，所述氣泡發(fā)生器可操作以選擇性地使待分選顆粒周圍的流體移位，從而在所述輸入通道中產(chǎn)生所述流體的瞬變流；和旋渦元件，所述旋渦元件被配置以在所述瞬變流中引起旋渦，以將所述待分選顆粒引導(dǎo)至所述輸出分選通道。

背景技術(shù)

用于顆粒分選的儀器在生物學(xué)研究中具有廣泛的用途。顆粒分選技術(shù)的一種主要應(yīng)用是分選生物細(xì)胞。基于細(xì)胞內(nèi)的熒光標(biāo)記的測(cè)量來(lái)分選細(xì)胞的手段通常被稱為熒光激活細(xì)胞分選法(FACS)。顆粒分選的其他應(yīng)用包括固體珠粒或者載流體中的一種液相的液滴的分選。例如，非水相載流體中的水相液滴可以用于容納細(xì)胞。因此，待分選顆粒可以是例如細(xì)胞、珠粒或者含有其他顆粒的液滴。

一種細(xì)胞分選技術(shù)的新應(yīng)用是細(xì)胞療法的產(chǎn)生。很多更新的細(xì)胞療法需要分選大量的細(xì)胞。例如，很多新的自體T-細(xì)胞療法要求將相對(duì)少見的T-淋巴細(xì)胞亞群從外周血單個(gè)細(xì)胞(PBMC)分選出來(lái)。通常而言，必須在相當(dāng)短的一段時(shí)間內(nèi)將大量的細(xì)胞分選出來(lái)(例如，在約一個(gè)小時(shí)內(nèi)10⁹個(gè)細(xì)胞)，并且對(duì)所需細(xì)胞(所述細(xì)胞通常可以占總外周血單個(gè)細(xì)胞的1-10％)的回收必須是高純度、收率和活力。目前沒有能夠滿足這些要求的分選技術(shù)，無(wú)論以實(shí)驗(yàn)儀器的形式還是以細(xì)胞療法制造儀器的形式。

目前的細(xì)胞分選儀器的其他缺點(diǎn)是：由于它們未考慮對(duì)于操作者或者患者的“由設(shè)計(jì)帶來(lái)的安全性(safe by design)”，它們不適用于治療產(chǎn)品的GMP(優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)規(guī)范)生產(chǎn)。這是因?yàn)楸涣黧w潤(rùn)濕的部件很難與儀器分開成為封閉式一次性消耗品，并且它們產(chǎn)生可能傷害操作者的氣溶膠。

本文所描述的解決方案提供一種顆粒分選技術(shù)，所述顆粒分選技術(shù)適用于在封閉式微流體芯片中，在短時(shí)間量?jī)?nèi)，以高活力、收率和純度分選大量的細(xì)胞，所述封閉式微流體芯片可以被集成為一次性消耗品。

在過(guò)去的幾十年內(nèi)，已經(jīng)發(fā)明了很多微流體顆粒分選技術(shù)，然而，很少有微流體顆粒分選技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。一個(gè)常用的主題是“單接合分選器(single-junctionsorter)”的主題，在單接合分選器中，入口通道分叉為兩個(gè)輸出通道：“分選”通道和“廢物”通道。通常通過(guò)水動(dòng)力聚集區(qū)，將進(jìn)入入口通道的顆粒聚集至輸入通道的中央，并且輸出口朝向廢物通道被流體動(dòng)力地偏移，從而使得中央流線流入廢物中。被定位在分叉點(diǎn)處或者分叉點(diǎn)上游的致動(dòng)器選擇性地在所需顆粒上(或者在所需顆粒周圍的流體上)施加力，以使所需顆粒遠(yuǎn)離所述中央流線移動(dòng)并且進(jìn)入分選通道中。已經(jīng)論證了具有各種致動(dòng)器的微流體顆粒分選器，例如基于表面聲駐波(standing surface acoustic wave)、瞬態(tài)表面聲波(transient surface acoustic wave)、壓電致動(dòng)的移位、微型機(jī)械閥、光鉗、電泳、介電泳和由激光吸收或者由電加熱產(chǎn)生的熱蒸汽氣泡的致動(dòng)器。

將顆粒聚集到入口通道的中央是很多顆粒分選器的重要部分，出于兩個(gè)原因：首先，這允許通過(guò)聚焦的激光光束更加精確地對(duì)顆粒進(jìn)行光學(xué)測(cè)量；其次，這允許通過(guò)致動(dòng)器對(duì)顆粒進(jìn)行更小的偏向，以將顆粒從廢物流推向分選流。水動(dòng)力聚集的可替代選擇是由US7,340,957描述的聲學(xué)聚集和由US 9,347,595描述的慣性聚集。

已經(jīng)論證了使用熱蒸汽氣泡致動(dòng)器的微流體顆粒分選器。通過(guò)電加熱來(lái)產(chǎn)生氣泡。熱蒸汽氣泡致動(dòng)器設(shè)置于側(cè)通道內(nèi)。側(cè)通道的作用是聚集和放大由氣泡引起的流體移位，從而使得可以通過(guò)由氣泡本身所直接引起的瞬態(tài)移位來(lái)分選顆粒。然而，側(cè)通道的不利之處在于它使得微流體芯片復(fù)雜化，需要芯片上的空間和它自己的入口或者加注口(fillport)。