[发明专利]细胞或微囊泡的分离方法及设备

说明书

本发明公开了一种分离流体中的目标细胞或囊泡的微流控系统及方法。本发明的系统包括流体通道，其具有入口和出口；一个或多个超高频声波谐振器，所述超高频体声波谐振器可在所述流体通道产生频率为约0.5‑50GHz的体声波；功率调节器，其调节所述超高频谐振器产生体声波的功率；流速调节装置，其调节所述溶液流经体声波区域的速度。通过所述功率调节器调节产生的体声波的功率和/或通过所述流速调节装置调节所述溶液流经体声波区域的速度，使得细胞或囊泡在体声波影响区域停留。本发明的系统和方法可以对溶液中的细胞或囊泡进行捕捉和释放，对得到的细胞或囊泡进行进一步的处理及分析。

本申请要求以下中国专利申请的优先权：2019年6月13日提交的、申请号为201910512145.2、发明名称为“细胞或微囊泡的分离方法及设备”，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及细胞研究方法学与医疗器械领域。具体的，本发明涉及一种对细胞或微囊泡进行分离和分析的微流控系统和使用所述系统来分离和分析细胞或微囊泡的方法。

背景技术

对生物颗粒物，特别是对细胞或微囊泡的操作是一项最基本的生物技术，同时也是前沿研究的基石技术。目前有很多种方法可以实现对生物颗粒物，例如细胞或微囊泡等物质的操控，其中包括电学方法、声学方法、光学方法、磁学方法、化学方法、流体操控方法等。每种方法的都有特定的应用范围，仅对特定的粒子属性有效，如声表面波和介电泳方式的操控是与粒子的半径大小相关，因此对于微米尺寸的粒子操控效果较好，对于纳米级的粒子区分度较差；电泳等方法只在粒子带有电性的情况下才能工作，因此对不带电性或着带电量相似的不同物质的区分度较差。光学操控方法精度高，但会在操控过程中产生较多的热，这样会对生物分子的活性有较大的影响，并且光学系统较复杂，难与微流体器件集成。每一种方法的单独使用都有一定的局限性，因此多数情况下，通过不同方法的结合使用，会使得样品的区分和操纵效果更好。

单细胞操控是近年来受到越来越多关注的领域。对单个细胞或微囊泡的操纵，对于例如单细胞分析，药物开发，器官芯片和细胞间相互作用等研究非常重要。其中基于细胞间特异性的研究(例如对单个细胞的细胞形态学、表面粘附性、迁移速度、蛋白表达和基因表达的研究)极度依赖单细胞操控技术。但是，传统提取单细胞的方式繁复、耗时、费力且效率不佳。

声流体技术，例如表面声波和基于为流体中驻波的声泳技术都已经被用来微米粒子和细胞的分离、提取与操作。但是现有的这些技术采用的器件均有体积大、难以小型化的特点。

因此，目前亟需一种系统及方法，以实现对细胞或微囊泡，特别是单个细胞或囊泡的捕捉，以方便对捕捉后的单细胞或囊泡的进一步的处理及分析。

发明内容

本发明首次发现利用超高频体声波能够在微流控系统中有效地操控和分离溶液中的细胞等柔性颗粒，由此提供了分离和“捕捉”目标细胞的方法和系统。本发明的方法和系统还可以用于精确控制捕捉到的细胞的种类和数量，特别适用于获得单个或有限数量的细胞。

具体的，本发明提供了一种将柔性微粒如细胞或囊泡从溶液中分离的方法，包括以下步骤：

(1)使含有柔性微粒的溶液流经一个微流控设备，所述设备包括；

流体通道，其具有入口和出口；

一个或多个超高频体声波谐振器，其设置于所述流体通道的一个壁上，所述超高频体声波谐振器可在所述流体通道产生传向所述流体通道的对侧的壁的频率为约0.5-50GHz的体声波；

(2)所述超高频谐振器发射传向所述流体通道的对侧的壁的体声波，在体声波影响区域的溶液产生涡旋；

(3)调节体声波的功率(例如通过功率调节器)和/或调节所述溶液流经体声波影响区域的速度(例如通过流速调节装置)，使得柔性微粒在体声波影响区域停留，即不发生相对流体通道向前的位移。