[發明專利]基于近紅外響應水凝膠的單細胞提取方法及裝置

有效

• 申請號: 202110252107.5
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113029736B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 葛明鋒;董文飛;梅茜;李力;常智敏;從瑛哥;邢曉曼
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G01N1/34
• 分類號: G01N1/34;G01N1/40;G01N1/44;G01N15/10;G01B11/14
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 張川

本發明公開了一種基于近紅外響應水凝膠的單細胞提取方法及裝置，該方法包括以下步驟：1)將近紅外響應水凝膠均勻平鋪在載片上，然后將細胞樣本以單層形式平鋪到近紅外響應水凝膠上；2)通過顯微成像系統識別載片上的目標細胞，然后將近紅外激光聚焦后照射目標細胞所在區域，使該區域的近紅外響應水凝膠因光熱效應升溫而由固相轉換成液相，從而釋放目標細胞；3)控制微針運動至目標細胞所在位置，提取目標細胞。本發明將近紅外響應水凝膠平鋪到載片上，然后單層平鋪細胞，形成了可在近紅外光照射下釋放細胞并進行提取的載片，解決了細胞載片上細胞難以釋放提取的難題；本發明能實現目標細胞精準識別、定位、釋放以及提取，結構簡單，操作方便。

技術領域

本發明涉及稀有細胞提取領域，特別涉及一種基于近紅外響應水凝膠的單細胞提取方法及裝置。

背景技術

稀有細胞是指含量非常稀少但具有重要意義的細胞。在血液中的含量非常少，一般低于100個/mL(血液中紅細胞和白細胞分別為10⁹個/mL和10⁶個/mL左右)，但是它們對疾病檢測、生殖健康和環境衛生等方面有十分重要的影響。血液中常見稀有細胞有循環腫瘤細胞，母體胎兒細胞、循環內皮細胞、抗原特異性T細胞。例如循環腫瘤細胞提取與分子檢測相結合就能實現無創腫瘤診斷，在腫瘤早期發現，手術治療方案確定以及術后預后均有重要作用；母體胎兒細胞的提取與全基因組測序相結合，就能實現無創產前診斷，徹底避免有創產檢帶來的風險。目前稀有細胞捕獲均是基于特異性抗體識別進行捕獲，容易導致稀有細胞的遺漏和非目標細胞的誤捕獲。

由于稀有細胞的稀有性，常用細胞計數方法(如血球儀等)的有效檢測底限一般在10⁴個/mL左右，無法對稀有細胞進行快速、有效的檢測。針對上述問題，國內外的科學家均開展了一系列來針對稀有細胞進行富集和分離。2000年，Vona等報道了一種依據細胞大小，通過過濾直接富集上皮性腫瘤細胞的方法。由強生公司子公司Veridex研發的Cell Search系統是全球第一個經過FDA(2004年獲批)和CFDA(2012年獲批)批準用于檢測CTC的商業化產品。2007年，美國麻省總醫院癌癥中心與強生公司合作，研發出一種能檢測出極微量CTC的微流體硅芯片，稱為CTC-Chip，至2013年已經開發完成第三代。Vortex Biosciences公司利用微流體技術捕獲血液中檢測循環腫瘤細胞(CTCs)來輔助大腸癌和前列腺癌的治療。上述方法都是基于細胞表面特定抗原進行捕獲、識別，存在目標細胞的遺漏、以及非目標細胞的吸附等問題，導致目標細胞提取不純。

近紅外光(NIR)具有波長較長、穿透性強、較強的光熱效應的優點，由于紅外線發射的強度與物體的溫度有關還可以進行紅外成像。因此，具有近紅外光響應的水凝膠不僅可以利用近紅外光對水凝膠的藥物釋放性質進行調控，或者利用其光熱性質來直接消除腫瘤。目前，研究報道的具有近紅外光響應的水凝膠主要為一類包含有光熱性質的貴金屬納米顆粒(例如鉑納米粒子)的水凝膠{Biomaterials 2016,104,129-137}。近紅外光響應的水凝膠有望應用于稀有細胞的提取，但現在未見公開可靠的方案。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于近紅外響應水凝膠的單細胞提取方法及裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：提供一種基于近紅外響應水凝膠的單細胞提取方法，包括以下步驟：

1)將近紅外響應水凝膠均勻平鋪在載片上，然后將細胞樣本以單層形式平鋪到近紅外響應水凝膠上，通過近紅外響應水凝膠固定細胞樣本；

2)通過顯微成像系統識別載片上的目標細胞，然后將近紅外激光聚焦后照射目標細胞所在區域，使該區域的近紅外響應水凝膠因光熱效應升溫而由固相轉換成液相，從而釋放目標細胞；

3)控制用于提取單細胞的微針運動至目標細胞所在位置，提取目標細胞。