[发明专利]一种基于液滴微流控的单细胞分离系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于液滴微流控的单细胞分离系统及方法。所述系统包括微流控芯片、显微镜、高速相机、电脑、单片机和柱塞泵，高速相机捕获显微镜下液滴的图像传给电脑进行图像处理，电脑再给出分选信号给单片机，单片机控制柱塞泵运动，形成负压对液滴进行偏转，致使包裹单个细胞的液滴流向收集通道。本发明通过机器视觉的方法进行液滴识别，即通过高速相机拍摄显微镜下微流控芯片通道中的液滴图像，进行图像分析进行液滴的识别。本方法不需要对细胞做任何处理，对细胞几乎没有伤害，且操作简单，自动化程度高，能够高效快速进行单细胞的分离，解决了以往单细胞分离过程中存在的自动化低、容易给细胞造成伤害、通量比较低、操作比较繁琐等问题。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，更具体地，涉及一种基于液滴微流控的单细胞分离系统及方法。

背景技术

传统的细胞生物学和临床样本的分析，是基于组织(很多细胞)层面的，是所有结果的平均值。但是，细胞与细胞之间是有差异性的，传统的分析方法使细胞与细胞之间的差异性损失了。生物学单细胞分析显示了在生理条件下全面理解组织微工程的细胞维持异质性和复杂性的广阔前景。

要进行单细胞的分析，首先需要获取单个细胞，即单细胞的分离。传统的单细胞分离方法有很多，梯度稀释法和显微操作法人工成本很高，通量取决于操作人员的熟练程度；激光捕获显微切割技术容易在操作过程中对细胞造成伤害；荧光激活细胞分选技术需要给细胞加上荧光标记，不易操作且对细胞有损害。

基于液滴微流控的方法可以为细胞提供封闭的微环境，从而降低细胞的污染率；在微尺度上对目标细胞进行分离，对样本和试剂的损耗非常少；分离全自动化，能够高通量获得包裹单个细胞的液滴。现在大部分的液滴微流控的方法都是基于荧光信号进行液滴识别(例如中国专利CN109554333A公开了一种使用Namocell单细胞分离仪进行单细胞分选的方法)，在微流控芯片的电极上面加上高压产生介电泳力进行液滴的分选(例如中国专利CN111500524A公开了一种组织单细胞的捕获方法)。首先是荧光带来的问题，加荧光的不便和对细胞的伤害；其次是高压带来的问题，高压容易造成微流控芯片的损坏，而且高压可能使液滴和细胞裂解，容易影响细胞的活性。因此，现有技术还存在很多问题，需要改进和进一步发展。亟需提供一种不需要加荧光标记，不需要用高压电源进行液滴分选的单细胞分离系统和方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供一种用于单细胞分离的微流控芯片。

本发明的第二个目的在于提供一种基于液滴微流控的单细胞分离系统。

本发明的第三个目的在于提供一种基于液滴微流控的单细胞分离方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：

一种用于单细胞分离的微流控芯片，具体设置有下述结构：油相入口、水相入口、负压口、收集口、废液口、液滴生成十字通道、人字通道、油相进液通道、水相进液通道、液体流出通道、液体收集通道和废液通道；

所述油相入口连接油相进液通道；

所述水相入口连接水相进液通道；

所述油相进液通道和水相进液通道交汇处呈“十”字交叉，形成液滴生成十字通道；

所述液滴生成十字通道通过液体流出通道连接人字通道一端，人字通道另两端分别通过液体收集通道连接收集口、废液通道连接废液口；

所述液体收集通道上设有负压口。