[發明專利]一種聲表面波液滴激發裝置及定點釋放腫瘤單細胞的方法

有效

• 申請號: 201910351768.6
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110093245B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 國世上;陳柯坷;魏小云
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/42;C03C17/28;C12N5/09;C12N13/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 李煒

本發明提供一種聲表面波液滴激發裝置及定點釋放腫瘤單細胞的方法。該裝置包括聲表面波液滴激發芯片、XYZ三維移動平臺、微粒捕獲基底板、信號發生器和功率放大器；所述聲表面波液滴激發芯片通過信號發生器和功率放大器驅動，固定于XYZ三維移動平臺上；微粒捕獲基底板置于聲表面波液滴激發芯片下方。該裝置可用于腫瘤單細胞及其他罕有細胞或生物微粒的定點釋放。本發明具有以下優點：操作方便、單細胞釋放效率高、聲學芯片微型化；此外，適用性廣，可用于其它捕獲?釋放罕有細胞的材料體系，實現罕有細胞的定點釋放，在與罕有細胞相關的研究領域中具有可觀的應用潛力。

技術領域

本發明屬于微全分析系統領域，特別涉及一種聲表面波液滴激發及定點釋放腫瘤單細胞的方法。

背景技術

循環腫瘤細胞，是指從原發腫瘤病灶上脫落進入外周血循環系統中的細胞，在癌癥轉移及復發中具有重要的作用，可作為臨床檢測標志物來衡量癌癥的發展狀態以及癌癥病人治療后的效果。近年來，循環腫瘤細胞檢測技術正成為一種快速可靠的、非侵入的、可重復進行的低成本新型癌癥診斷技術，被稱為實時腫瘤液態活檢技術。隨著這一研究領域的不斷發展，對捕獲的循環腫瘤細胞進行進一步的下游分析，包括定量 PCR， FISH 及全基因組和轉錄組測序等來獲得分子信息，已成為研究癌癥發病機制和癌癥轉移機制等基礎生物醫學問題必不可少的手段。然而，循環腫瘤細胞往往具有高度異質性，被捕獲的細胞中還可能存在少量的白細胞，造成純度不高，對其進行整體分子水平的生物分析，得到的是平均后的結果往往難以用于進一步深入研究少數更具惡性的循環腫瘤細胞。 發展對單細胞和少量細胞簇進行分子生物學發現的新方法已成為這一領域的迫切需求。

傳統獲取腫瘤單細胞的主要有基于毛細管的顯微操作器、激光顯微切割法、流式細胞術和介電泳。顯微操作器和激光顯微切割法可以準確的獲得單個腫瘤細胞，精度高，但是前期樣品準備多采用細胞涂片的方法，容易造成靶細胞的大量損失。流式細胞術能夠快速的獲得單細胞，但是對細胞樣本有較高的要求，一般通入的細胞量在10⁵，其中須包括0.1%的靶細胞，而血樣中的循環腫瘤細胞的數量極為稀少，很難滿足這一要求。介電泳方法通過特殊設計的電極實現對單細胞運動的控制，也可以實現單細胞分選，但是器件制備復雜，往往需要復雜的電極通路。

近年來，基于聚焦聲場的聲液滴激發技術引起了人們的關注，通過特殊設計的結構，可產生聚焦的聲學力，并作用于溶液液面，可實現多種溶液的微液滴激發。此外，通過調節電學信號參數，可實現不同粒徑的微液滴。目前，未見將聲表面波液滴激發與三維納米基底相結合用于捕獲、定點釋放腫瘤細胞用于解決臨床研究腫瘤異質性的難題的相關報道。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明將聲表面波液滴激發與三維納米基底相結合，實現了將捕獲后的腫瘤細胞定點釋放，用于解決臨床研究腫瘤異質性的難題。本發明提供一種聲表面波液滴激發裝置及應用于捕獲-釋放罕有細胞的方法。

本發明提供的方法利用圓弧形叉指電極在聚焦聲場作用下激發出基質金屬蛋白酶的微液滴，然后通過XYZ三維移動平臺精確定點，實現激發出的微液滴精確落點，進而實現目標細胞的單個定點釋放。該方法簡單高效、準確度高，并且回收的單細胞能夠完整保存并用于后續基因層面的分子分析。

本發明提供的技術方案如下：

一種聲表面波液滴激發裝置，包括聲表面波液滴激發芯片、XYZ三維移動平臺、微粒捕獲基底板、信號發生器和功率放大器；

所述聲表面波液滴激發芯片通過信號發生器和功率放大器驅動，固定于XYZ三維移動平臺上；微粒捕獲基底板置于聲表面波液滴激發芯片下方。

具體的，所述聲表面波液滴激發芯片由壓電材料襯底、圓弧形叉指電極和環形水槽構成；

所述環形水槽設置在壓電材料襯底上；圓弧形叉指電極設置在環形水槽中，兩者的幾何中心重合。

具體的，所述壓電材料襯底為128°Y-X鈮酸鋰單晶。