[發明專利]一種基于不對稱孔的直流介電泳細胞外泌體分離裝置及方法

有效

• 申請號: 202110395434.6
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113234588B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 趙凱;武楊昊;董建紅;王俊生
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C12M1/42
• 分類號: C12M1/42;C12M1/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明提供一種基于不對稱孔的直流介電泳細胞外泌體分離裝置及方法。本發明裝置，包括相互貼合的第一基板和第二基板；第一基板上設置有主通道、兩個進樣通道以及三個出樣通道，每個進樣通道和每個出樣通道均與主通道連接，且每個進樣通道設置有一進樣口，每個出樣通道設置有一出樣口；主通道的一側壁開設有兩個通孔；第二基板上設置有兩對微型電極，兩對微型電極對稱嵌入在主通道兩側，一側微型電極通過通孔與主通道連接，與另一側微型電極在主通道處形成一高梯度不均勻電場。本發明通過不對稱小孔結構及3D微型電極產生高梯度不均勻電場，利用介電泳力實現不同粒徑細胞外泌體顆粒的分離，可用于細胞外泌體分離純化。

技術領域

本發明涉及細胞外泌體分離技術領域，具體而言，尤其涉及一種基于不對稱孔的直流介電泳細胞外泌體分離裝置及方法。

背景技術

近年來，人們越來越關注生物液體中循環細胞外泌體的表征，以提高生物標志物檢測策略的敏感性和特異性。例如，小的細胞外囊泡(sEVs)直徑在幾十微米到幾百微米之間，可以在各種生物液體中循環。細胞外囊泡的蛋白質，DNA和RNA概況在癌癥進展和治療過程中受到調節，因此可以基于其分子概況用于疾病進展的非侵入性監測。目前已經開發出許多技術來選擇性地從生物流體中的其他循環碎片和細胞中分離出此類物質。這些方法包括差速離心法，密度梯度分離法，親和捕獲法，尺寸排阻色譜法和超濾法或以上方法組合的方法，這些方法會根據大小，密度和表面標記分離出顆粒多樣性。然而，這些方法相對麻煩，本質上產量低且價格昂貴，并且需要大量的生物流體，因此限制了它們在臨床或診斷環境中的常規應用。

微流控芯片系統已成為充滿前途的工具，可用于快速，高效，強大地聚焦并從生物流體中分離微米及納米級目標。實際上，已經顯示出多種微流控技術對于這種目的是有效的?；谒婕暗牟倏v方式，這些方法可以分為主動式或被動式兩種。其中，介電泳(DEP)、磁電泳(MP)和聲電泳(AP)等主動技術依賴于應用外力場，可以實現對顆粒的精確操控和分選。而夾流分流(PFF)、確定性側向位移(DLD)和慣性微流體等被動式技術僅依賴于幾何和流體特性(即內在流體動力)的控制，對顆粒的分選缺乏精確操控。在主動式操控方法中，介電泳(DEP)分離技術成為最受歡迎的技術之一，已經廣泛應用于顆粒分選及生物細胞分選等領域?；谖⒘骺匦酒到y的介電泳分離技術，可以降低樣品的消耗，實時控制樣品的分離過程。

基于微流控芯片系統的介電泳分離技術中，電極的設計是微流控系統設計的關鍵。在傳統的分離芯片中，常常使用平面電極來產生非均勻電場。平面電極一般布置在通道的底部或者頂部，只能在距離電極較近的區域產生電場，對微粒的操縱范圍比較有限，分離效率較低。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種基于不對稱孔的直流介電泳細胞外泌體分離裝置及方法。本發明通過不對稱小孔結構及3D微型電極產生高梯度不均勻電場，利用介電泳力實現不同粒徑細胞外泌體顆粒的分離。可用于細胞外泌體分離純化，同時也可以推廣應用于其他納米顆粒分離純化等領域。

本發明采用的技術手段如下：

一種基于不對稱孔的直流介電泳細胞外泌體分離裝置，包括相互貼合的第一基板和第二基板；

第一基板上設置有主通道、兩個進樣通道以及三個出樣通道，每個進樣通道和每個出樣通道均與主通道連接，且每個進樣通道設置有一進樣口，每個出樣通道設置有一出樣口；主通道的一側壁開設有兩個通孔；

第二基板上設置有兩對微型電極，兩對微型電極對稱嵌入在主通道兩側，一側微型電極通過通孔與主通道連接，與另一側微型電極在主通道處形成一高梯度不均勻電場。

進一步地，所述主通道沿流體的流動方向依次設置為液體交匯區和顆粒分離區，所述液體交匯區與兩個進樣通道直接相連，所述顆粒分離區通過不對稱孔與一對3D微型電極相連，并沿流體流動方向與三個出樣通道直接相連。

進一步地，所述兩對微型電極包括一對3D微型電極和一對供電平面電極；其中：