[發(fā)明專利]生物樣品中外泌體和細胞的捕獲分離裝置及捕獲分離方法

有效

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• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113005033B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王晗;劉君元
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42;C12M1/00
• 代理公司: 北京華進京聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11606
• 代理人: 王勤思

本發(fā)明公開了一種生物樣品中外泌體和細胞的捕獲分離裝置，包括：集成反應(yīng)芯片，所述集成反應(yīng)芯片包括集成反應(yīng)腔室，所述集成反應(yīng)腔室具有依次連通的入口、特異細胞捕獲腔、細胞攔截腔、外泌體捕獲腔和出口，所述特異細胞捕獲腔內(nèi)具有能夠修飾特異細胞結(jié)合單元的結(jié)構(gòu)，所述細胞攔截腔內(nèi)設(shè)有用以攔截細胞的攔截陣列，所述攔截陣列上設(shè)有孔隙，所述孔隙的尺寸能夠使得外泌體通過且不能夠使得細胞通過，所述外泌體捕獲腔內(nèi)具有能夠修飾外泌體結(jié)合單元的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還公開了一種采用所述的生物樣品中外泌體和細胞的捕獲分離裝置的生物樣品中外泌體和細胞的捕獲分離方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及生物樣品中外泌體和細胞的捕獲分離裝置及捕獲分離方法。

背景技術(shù)

外泌體是一種具有多形性的囊泡樣小體，發(fā)源于細胞內(nèi)吞系統(tǒng)中的多囊泡體，可包含細胞質(zhì)內(nèi)的蛋白、脂質(zhì)、mRNA、miRNA、lncRNA、DNA等多種物質(zhì)。外泌體是一種細胞內(nèi)分泌至胞外的直徑為30-120nm的膜性囊泡。外泌體最初發(fā)現(xiàn)是被認為是細胞排泄的垃圾。直到2007年發(fā)現(xiàn)外泌體可以作為細胞間基因交流的機制，外泌體才引起科學(xué)家們的關(guān)注。人類幾乎所有的細胞都能產(chǎn)生和分泌外泌體，在血液、尿液、唾液、腦脊液等生物樣品中均可檢測到外泌體。以生物樣品為例，生物樣品外泌體中包含的蛋白來源于腎小球、腎小管、前列腺及膀胱細胞等，可作為泌尿系統(tǒng)疾病的生物學(xué)標志物。因此，開發(fā)生物樣品外泌體的蛋白質(zhì)組學(xué)方法，對生物樣品外泌體開展蛋白質(zhì)組學(xué)分析，在尋找有潛力的新型泌尿系統(tǒng)疾病生物標志物、疾病診斷及治療等應(yīng)用中具有重大的作用。基于此，如何高效地捕獲生物樣品中目標外泌體是實現(xiàn)這一方法的關(guān)鍵。

生物樣品中的成分是非常復(fù)雜的，不僅含有外泌體，還含有細胞、微泡、蛋白等。區(qū)別于血漿和細胞培養(yǎng)液上清等樣本，生物樣品樣本相對來說則更為濃縮，成分也顯得更為復(fù)雜，需要考慮如何避免高濃度的污染性蛋白及其它雜質(zhì)對于生物樣品外泌體提取的影響。目前常用的生物樣品外泌體分離方式包括超速離心、過濾法、化學(xué)沉淀法、親和沉淀法。超速離心法利用了外泌體與其他組分在粒度/密度、粒度的差異，但由于外泌體體積非常小(粒度40-120nm)，且與樣本中的其他成分如微泡等有體積上的重合，因而其分離和純化比較困難，且外泌體會有損壞。過濾法通過篩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分離外泌體和蛋白，容易堵塞且在分離過程中造成外泌體的物理損壞。化學(xué)沉淀法，基于改變流體的性質(zhì)來改變外泌體的溶解度，從而析出外泌體；親和沉淀法，基于外泌體對于不同底物的親和度實現(xiàn)分離，二者的缺點均在于富集效率較低，會損失部分外泌體，很難獲得足夠量的外泌體用于后續(xù)的分析實驗。并且，以上外泌體的分離方法無法對生物樣品中的外泌體之外的指標如特定的上皮細胞等進行同步分離、分析。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對傳統(tǒng)外泌體分離方法的缺陷，提供一種不破壞外泌體、外泌體富集效率高、能夠?qū)ι飿悠分卸嘀笜诉M行同步分離的生物樣品中外泌體和細胞的捕獲分離裝置及捕獲分離方法。

一種生物樣品中外泌體和細胞的捕獲分離裝置，包括：

集成反應(yīng)芯片，所述集成反應(yīng)芯片包括集成反應(yīng)腔室，所述集成反應(yīng)腔室具有依次連通的入口、特異細胞捕獲腔、細胞攔截腔、外泌體捕獲腔和出口，所述細胞攔截腔內(nèi)設(shè)有用以攔截細胞的攔截陣列，所述攔截陣列上設(shè)有孔隙，所述孔隙的尺寸能夠使得外泌體通過且不能夠使得細胞通過。

在其中一些實施方案中，所述外泌體捕獲腔內(nèi)設(shè)有階梯形結(jié)構(gòu)的湍流板體。

在其中一些實施方案中，所述湍流板體有多個，多個湍流板體相對平行設(shè)置。

在其中一些實施方案中，所述湍流板體沿水平方向延伸設(shè)置，所述湍流板體上形成豎直方向的凸起。

在其中一些實施方案中，所述凸起的高度為5μm～100μm。

在其中一些實施方案中，所述湍流板體上綴合有所述外泌體結(jié)合單元。

在其中一些實施方案中，所述攔截陣列上的所述孔隙的孔徑小于等于3μm。