[发明专利]一种拉曼激活液滴分选系统和方法

说明书

本发明提供了一种拉曼激活液滴分选系统及分选方法，可实现基于拉曼光谱的高速、精确、无损的液滴分选。本发明的拉曼激活液滴分选系统按液流方向从先至后依次包括以下单元：液流夹聚单元、信号检测单元、液滴生成单元、分选控制单元，还包括液流驱动单元、液滴回收单元和液流通道。本发明解决了原先难以进行高通量分选的问题，具有简单可行、适用范围广、可扩展性强等优点。

技术领域

本发明属于生物技术和仪器科学领域，具体地说是一种拉曼激活液滴分选的系统及方法，能够实现高速、精确、无损的液滴分选，特别适合于单细胞分选。

背景技术

活体单细胞是生命活动的基本单元和进化的基本单位，从单个细胞层面研究细胞生物学过程有着重要的意义，快速分离、获取单细胞已成为单细胞研究与分析的关键技术。理想的单细胞分析工具希望在细胞天然状态下，通过非侵入性，无标记的和高通量的方式对其进行处理。拉曼激活细胞分选基于拉曼光谱是单细胞的固有生化曲线和“化学图像”这一原理，拥有无需标记、非侵入性且能同时分析多个特征或表型的单细胞分选能力，使其成为一种单细胞研究的理想方法。

现有技术中已有一系列关于拉曼激活细胞分选的技术，如光钳、激光喷射耦合等，属于拉曼激活细胞分选技术的静态版本。尽管这些系统简单实用，但其通量太低，阻碍了拉曼光谱技术在高通量分选中的应用。为了提高单细胞分选通量，也出现了基于微流控技术而开发的拉曼激活分选流式细胞术，此类技术方案中通过光钳固定细胞进行测量并拖动以收集细胞，但这类方案最终实现的通量依然不高(～3min/细胞)，尚无法完全满足实际需求。

发明内容

如上所述，目前尚缺少一种拉曼激活液滴分选系统及分选方法，能够满足以下要求：

a)对分选的通量要求高的；

b)对分选的准确度要求高的；

c)对经分选后的液滴中的内容物，如单细胞，不造成损伤或只造成轻微损伤的。

此外，基于拉曼光谱的液滴分选系统和分选方法还存在以下两个技术问题：①液滴表面凸/凹形状产生的透镜效应，会使焦点变形，降低了空间分辨率；②包裹液滴所用的油相的拉曼光谱背景过强，从而造成显著的干扰。这两个问题均会导致在对液滴和/或其内容物进行检测时难以准确获得拉曼信号。

本发明期望提供一种可解决上述问题的拉曼激活液滴分选系统及拉曼激活液滴分选方法，从而实现基于拉曼光谱的高速、精确、无损的液滴分选。

本发明首个方面，提供了一种拉曼激活液滴分选系统，其特征在于，所述分选系统按液流方向从先至后依次包括以下单元：

1)液流夹聚单元，用于调节细胞/颗粒悬浮液和缓冲液的流速，并将待分选的细胞/颗粒汇聚于液流通道中间，形成稳定的单细胞/颗粒流；

2)信号检测单元，用于产生拉曼散射光子，对液流夹聚单元汇聚形成的单细胞/颗粒流进行拉曼激光信号检测，采集检测信号并将其传送至分选控制单元；

3)液滴生成单元，用于在经信号检测单元检测后的单细胞/颗粒流中引入油相，使之形成油包水型液滴；

4)分选控制单元，用于分析来自所述信号检测单元的检测信号，依据信号对所述液滴生成单元生成的液滴进行分选；

所述分选系统还包括液流驱动单元及液流通道，所述液流驱动单元用于产生所述分选系统中液体流动所需的推动力；所述液流通道为系统中液体流动的载体及液体出入口。

作为本发明优选的一种形式，所述液流夹聚单元包括至少一个用于流入细胞/颗粒悬浮液的液流通道以及至少两个用于流入缓冲液的液流通道。

作为本发明优选的一种形式，所述液流夹聚单元用于调节细胞/颗粒悬浮液和缓冲液流速，形成适合信号检测单元检测的单个细胞/颗粒液流。