[發(fā)明專利]一種數(shù)字微流控系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010043198.7
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN113201435A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬漢彬;蘇陽;胡思怡;靳凱
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山奧素博新科技有限公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/36;B01L3/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發(fā)明公開了一種數(shù)字微流控系統(tǒng)，包括：數(shù)字微流控芯片和驅(qū)動控制系統(tǒng)；數(shù)字微流控芯片包括相對設(shè)置的基底和上蓋，其間通過間隙控制結(jié)構(gòu)形成液體移動空間；基底一側(cè)依次層疊設(shè)置電極陣列、介電層以及第一疏水層，上蓋一側(cè)設(shè)置第二疏水層；微控結(jié)構(gòu)位于第一疏水層與第二疏水層之間；電極陣列包括多個電極；在數(shù)字微流控芯片的捕獲區(qū)：一電極在基底上的垂直投影覆蓋單個微控結(jié)構(gòu)，相鄰兩個微控結(jié)構(gòu)之間間隔至少一個電極；驅(qū)動控制系統(tǒng)依次向電極供電，以使液體移動空間中的液滴沿微控結(jié)構(gòu)的開口方向移動；微控結(jié)構(gòu)在液滴經(jīng)過時截留至多一個細(xì)胞或微球。如此，可實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞或微球的捕獲，從而有利于節(jié)省時間、材料以及成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及微流控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字微流控系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，單細(xì)胞組學(xué)研究中，細(xì)胞分選主要基于微滴微流體技術(shù)(Microdroplet)實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)通過油壓或氣壓的規(guī)律性控制將細(xì)胞分配到離散微液滴中，從而實(shí)現(xiàn)對單個細(xì)胞獨(dú)立研究的可能。

通常，采用微滴芯片及配套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分選的過程包括：首先通過微滴微流控技術(shù)將單個細(xì)胞和帶有一段引物的磁珠包裹在凝膠微球中，這段引物包括條形碼編碼(Barcode)、單分子標(biāo)簽(UMI)、反轉(zhuǎn)錄引物等。通過Barcode實(shí)現(xiàn)對每個細(xì)胞的DNA的唯一性標(biāo)記，然后進(jìn)行微球的混合、細(xì)胞裂解、引物釋放、磁珠提取、分子擴(kuò)增等步驟，最終將所有已標(biāo)記和擴(kuò)增的DNA進(jìn)行測序，通過分析軟件對細(xì)胞的測序結(jié)果進(jìn)行分析。其中，UMI的主要用于減少后續(xù)由于擴(kuò)增引起的誤差。UMI可以添加至DNA分子上，在擴(kuò)增時可以使每個單分子都被復(fù)制成千萬個帶有標(biāo)記的分子，通過對帶有UMI標(biāo)簽的序列進(jìn)行一致性統(tǒng)計(jì)，可進(jìn)一步提高測序數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。磁珠主要作為提純的介質(zhì)，需要配合機(jī)器中的電磁模塊使用。但是，該微滴微流體技術(shù)的主要缺陷在于：測序過程依然只能將所有已經(jīng)被Barcode標(biāo)記的細(xì)胞的基因一起進(jìn)行測序，無法剔除大量不符合要求的細(xì)胞，因此造成實(shí)驗(yàn)時間、成本、材料的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種數(shù)字微流控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞或微球的捕獲，從而有利于節(jié)省時間、材料以及成本。

本發(fā)明實(shí)施例提出一種數(shù)字微流控系統(tǒng)，該數(shù)字微流控系統(tǒng)包括：數(shù)字微流控芯片和驅(qū)動控制系統(tǒng)；

所述數(shù)字微流控芯片包括基底、電極陣列、介電層、第一疏水層、至少一個微控結(jié)構(gòu)、第二疏水層、上蓋、以及間隙控制結(jié)構(gòu)；

所述上蓋與所述基底相對設(shè)置，所述間隙控制結(jié)構(gòu)的底部穿插于所述基底中或抵接固定于所述基底朝向所述上蓋的一側(cè)，所述間隙控制結(jié)構(gòu)的頂部一端與所述上蓋朝向所述基底的一側(cè)固定，以形成液體移動空間；

所述基底朝向所述上蓋的一側(cè)依次層疊設(shè)置所述電極陣列、所述介電層以及所述第一疏水層，所述上蓋朝向所述基底一側(cè)設(shè)置所述第二疏水層；所述微控結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述液體移動空間內(nèi)，且位于所述第一疏水層與所述第二疏水層之間；

所述電極陣列包括陣列排布的多個電極；在所述數(shù)字微流控芯片的捕獲區(qū)：單個所述微控結(jié)構(gòu)在所述基底上的垂直投影位于一所述電極在所述基底上的垂直投影內(nèi)，且相鄰兩個所述微控結(jié)構(gòu)之間間隔至少一個所述電極；

所述驅(qū)動控制系統(tǒng)依次向所述電極供電，以使液體移動空間中的液滴沿所述微控結(jié)構(gòu)的開口方向移動；所述微控結(jié)構(gòu)用于在所述液滴經(jīng)過時截留所述液滴中的至多一個細(xì)胞或微球。

在一實(shí)施例中，在所述數(shù)字微流控芯片的捕獲區(qū)：所述電極陣列中的多個電極呈M行N列的陣列排列；

所述微控結(jié)構(gòu)的開口方向平行于所述M行N列的陣列的行方向，或者

所述微控結(jié)構(gòu)的開口方向平行于所述M行N列的陣列的列方向，或者

所述微控結(jié)構(gòu)的開口方向與所述M行N列的陣列的行方向以預(yù)設(shè)角度交叉。