[发明专利]一种基于声流控的富集分离装置及方法

说明书

本发明提出了一种基于声流控的富集分离装置及方法，通过设置信号发生器、叉指电极和压电基片，压电基片上设有储液区；叉指电极以预定角度在压电基片上形成叉指换能器；储液区部分被声表面波振动区域覆盖；通过调整叉指电极与压电基片参考方向的夹角，以及设置叉指换能器输入信号的频率和功率，在储液区实现外泌体、纳米颗粒或病毒的高效、便捷富集分离，推动了声流控技术在生物医学领域的应用。

技术领域

本发明属于声表面波应用技术领域，具体涉及一种基于声流控的富集分离装置及方法。

背景技术

细胞在生长、分裂和分化过程中会产生许多代谢产物，监测这些代谢产物能够反应机体的健康状况。例如，检测血浆中葡萄糖和谷丙转氨酶含量，能够预测胰腺和肝脏的功能。二十世纪六十年代末，科学家发现软骨组织能够分泌直径约为100nm的小囊泡，并称之为细胞外囊泡。研究发现，血小板释放的细胞外囊泡具有凝血活性，而血栓诱导的外泌体能够促进伤口愈合。细胞外囊泡包括外泌体、微囊泡、凋亡小体和癌小体。微囊泡是由细胞的外排作用，向细胞外分泌的直径约为100-1000nm大小的囊泡。外泌体是由囊泡与内体融合随后通过细胞膜释放的小泡，大小约为30-200nm。由于微囊泡与外泌体在大小上有重叠，并且内含物相似，均含有DNA、RNA和蛋白质等物质，因而很难区分，通常将它们统称为细胞外囊泡。研究表明，外泌体具有重要的生物学功能，通过分析外泌体的组成，可能反应细胞的生命状态。此外，外泌体可以作为载体向中枢神经系统递送药物。有研究发现，汗液中存在大量外泌体，包含多种蛋白质，通过分析汗液中外泌体蛋白组成有望诊断某些疾病。外泌体广泛存在于血液、体液、脑脊液和细胞培养上清液等液体中。目前最常用分离外泌体的方法是超高速离心法。然而，由于仪器设备成本较高，超高速离心法通常需要较长的操作时间和复杂的实验流程，且实验操作难度和实验成本较大，不利于生物医学领域的推广应用，发掘快速简便的外泌体分离方法，有助于推动外泌体及相关研究的发展。

声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)是频率范围为Hz～GHz，沿介质表面传播的声波。近年来，研究证实SAW在生物医学领域具有广泛的应用。由于能量集中的特性，SAW在极低功耗时便能实现液滴或颗粒的操控，包括旋转、聚集、分选和液滴的控制等。这些研究大部分集中在对细胞或者各种材料颗粒的操控。部分生物对象，如外泌体由于直径极小，目前如何快速高效地利用SAW富集分离外泌体仍具有较大的挑战。

发明内容

本发明提出一种基于声流控的富集分离装置，用于克服现有技术富集效率低、过程复杂的缺陷。

有鉴于此，本发明的技术方案如下：

一种基于声流控的富集分离装置，包括：

压电基片，用于产生并传播机械振动，设有储液区；

叉指换能器，作用于压电基片并将电信号转换为机械振动；

样本池，用于控制储液区的范围；

信号发生器，用于输出射频信号驱动叉指换能器；

设置叉指电极置于压电基片一侧并与压电基片参考方向以预定角度；储液区部分位于叉指换能器产生的声表面波振动所覆盖的区域。

进一步地，所述叉指电极与压电基片参考方向夹角范围为10°-360°。

进一步地，所述叉指换能器与压电基片参考方向夹角为60°、120°、240°、300°。

本发明的另一个目的在于提供一种富集分离方法，包括如下步骤：

设置以上所述的富集分离装置；

将待富集分离的含样本液体置于储液区；

调整射频信号的输入频率和功率进行富集，并分离出富集后的样本颗粒；所述样本液体中含有外泌体、纳米颗粒或病毒。