[发明专利]无油分选-直接注入-ICPMS单细胞分析系统

说明书

无油分选‑直接注入‑ICPMS单细胞分析系统，涉及单细胞分析平台。集成细胞分选、操控和单细胞直接注入的进样装置，并耦合ICPMS质谱检测进行高效单细胞分析。包括双直线‑弯曲‑直线型微流控芯片和直接注入式微喷器件；双直线‑弯曲‑直线型微流控芯片包括缓冲液入口、缓冲液通道、悬浮液入口、两级分离通道；缓冲液和悬浮液入口主体为一个圆柱结构，三叉式连接的两级分离通道由若干个“直线‑弯曲‑直线”的结构组成；直接注入式微喷器件包括一个带载气支管的外壳，外壳末端逐渐变细形成喷嘴；进样毛细管从外壳尾端插入相对于喷嘴略有缩进，并剥去一段毛细管表面的聚酰亚胺涂层，在喷嘴处在线形成微空腔。整个系统使用碳酸氢氨缓冲液。

技术领域

本发明涉及单细胞分析平台，尤其是涉及一种无油分选-直接注入-电感耦合等离子体质谱(ICPMS)单细胞分析系统。

背景技术

随着生命科学和精准医学的不断发展，单细胞分析的重要性日渐凸显。微流控技术是一种理想的单细胞操控技术(1.Di Carlo,D.；Irimia,D.；Tompkins,R.G.；Toner,M.Continuous Inertial Focusing,Ordering,and Separation of Particles in Microchannels.P.Natl.Acad.Sci.USA2007,104,18892–18897)，而电感耦合等离子体质谱(ICPMS)进行元素分析时具有极高的灵敏度和同位素稀释-多元素同时定量检测的能力(2.Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry and Its Applications.2nded.Edited by Steve J.Hill.Blackwell Pub.,2006)。二者的有机结合便于细胞的精确操控，进而实现单细胞的准确分析。现有技术通常利用互不相溶的水相和有机相(油相)在微流控芯片通道中形成液滴，液滴包裹细胞实现细胞的分离(3.Tenje,M.；Fornell,A.；Ohlin,M.；Nilsson,J.Particle Manipulation Methods in DropletMicrofluidics.Anal.Chem.2018,90,1434–1443)。但是，为了保证一个液滴中不会包裹两个及两个以上的细胞，需要降低细胞悬浮液的浓度，限制了细胞分析的通量；油相的使用严重影响ICPMS的离子化效率和质谱本身的稳定性；以及现有的链接细胞分选芯片与ICPMS间的接口，因为配备了较大体积的雾化室致使细胞的传输效率(进样效率)很低，限制了细胞检测效率的提高。总之，现有技术不能满足高通量和高效率的单细胞ICPMS分析。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供可以实现单细胞的本征元素和其中的外源元素和无机纳米材料组成和含量以及元素编码标记的重要蛋白质和核酸分子等的多参数定量分析的一种无油分选-直接注入-电感耦合等离子体质谱(ICPMS)单细胞分析系统。

本发明所述无油分选-直接注入-电感耦合等离子体质谱(ICPMS)单细胞分析系统包括双“直线-弯曲-直线”型微流控芯片和直接注入式微喷器件；

所述双“直线-弯曲-直线”型微流控芯片包括缓冲液入口、缓冲液通道、悬浮液入口、第一级细胞分离通道、连接部分和第二级细胞分离通道；所述缓冲液入口主体为一个圆柱结构，用于样品的注入，入口后端通道逐渐变细与缓冲通道三叉式连接，所述缓冲通道设于悬浮液入口和第一级细胞分离通道外围并以一定夹角与第二级细胞分离通道连接；所述悬浮液入口结构与缓冲液入口结构相同，悬浮液入口后端与第一级细胞分离通道连接；所述缓冲液入口和悬浮液入口内均设有若干个六边形小柱，用于过滤样品中的杂质以及对细胞进行预分离；所述第一级细胞分离通道由若干个“直线-弯曲-直线”的结构组成，用于将细胞在惯性升力和迪恩拖曳力的共同作用下，于微通道中逐渐分离开，实现细胞单道有序排列；所述连接部分用于将缓冲液通道、第一级细胞分离通道合并后连接至第二级细胞分离通道，所述第二级细胞分离通道用于调控细胞之间的间隔时间，细胞经第二级细胞分离通道后进一步排列与分离至所需的细胞间隔时间，第二级细胞分离通道的直线出口端通过连接的毛细管与直接注入式微喷器件相连；