[发明专利]一种分选体液中外泌体的驻波声流控器件及其使用方法

说明书

本发明公开了一种分选体液中外泌体的驻波声流控器件及其使用方法，分选体液中外泌体的驻波声流控器件包括上层的微流控芯片和下层的声波激发装置，微流控芯片包括通道芯片和盖片，声波激发装置包括压电换能器和声波耦合液层；压电换能器与盖片通过声波耦合液层进行可逆连接；压电换能器为压电陶瓷，通道芯片上设有体液分选通道，盖片上设有与体液分选通道对应的微通道槽阵列结构，微通道槽阵列结构调节压电换能器激发的声波使其在通道芯片和盖片组成的空间内调制形成所需的驻波声场。本发明不会对细胞活性造成影响、不受温度等的影响、分选过程稳定、制造过程简单、调控难度小以及不用依赖于微流控通道宽度、深度等与声波半波长的匹配等优点。

技术领域

本发明涉及微流控技术与生物颗粒处理技术领域，具体涉及一种分选体液中外泌体的驻波声流控器件及其使用方法。

背景技术

高效的颗粒分离方法与技术对特定细胞检测、药物筛选及组织工程等生物化学分析过程具有重要意义。微流控是在微米或亚微米尺度下对颗粒和流体进行操控的新兴科学技术。微流控芯片是微流控技术的重要载体，具有低能耗、可连续操作、微型、集成化程度高等优势，可实现大型、多功能生化分析实验室的主要功能。近年来，基于微流控芯片的细胞、细菌及外泌体等生物颗粒分选器件不断涌现，采用的方法主要包括离心法、流体动力学法、介电泳法、基于电磁场的分离方法等。这些方法由于会对细胞的活性造成影响，所需要的微流控芯片（通道芯片）结构复杂，操作灵活性差及需要大型设备等原因，在微纳颗粒分选领域的应用受到较大的限制。

基于声场的微流控分离方法通过声辐射力与声学流控制颗粒在流体中的运动，具有非接触、高效、所需设备简单、操纵灵活、可控性高等优势，在细胞、外泌体等微纳颗粒的分选领域具有极大的应用前景。目前基于声场的微流控分选装置主要有两种，一种是基于压电单晶如铌酸锂（LiNbO₃）、钽酸锂（LiTaO₃）等产生声表面波形成驻波声场，直接与通道中的待分选样本进行耦合；一种是使用压电陶瓷如锆钛酸铅压电陶瓷(PZT）等产生纵波，通过分选通道对声波的反射形成驻波声场，与待分选样本耦合完成分选。基于压电单晶的声流控分选装置极易受温度等的影响，分选过程不稳定，且所采用的叉指换能器制造过程繁琐、调控难度大，限制了其推广应用。目前基于PZT的声流控分选器件，依赖于通道宽度、深度等与声波半波长的匹配，对声波频率产生了较大限制，对分选通道的制造精度提出了较高要求，且声场形式单一、声场分布局限于与通道形状相同，分选效率较低，同样限制了其推广使用。此外，目前的基于声场的微流控分选装置主要以聚二甲基硅氧烷（PDMS）、硅（Si）微流控芯片为主，与压电基底多为不可逆连接，难以满足生物样本处理的一次性使用需求。因此，如何稳定、快速、便捷的获得所需要声场及实现分选微流控芯片与换能器的可拆卸式连接是微流控分选装置的重要开发方向。

基于此，有必要设计一种不会对细胞活性造成影响、不受温度等的影响、分选过程稳定、制造过程简单、调控难度小以及不用依赖于微流控通道宽度、深度等与声波半波长的匹配的分选体液外泌体的微流控器件。

发明内容

鉴于目前存在的上述不足，本发明提供一种分选体液中外泌体的驻波声流控器件及其使用方法，具有不会对细胞活性造成影响、不受温度等的影响、分选过程稳定、制造过程简单、调控难度小以及不用依赖于微流控通道宽度、深度等与声波半波长的匹配等优点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种分选体液中外泌体的驻波声流控器件，包括上层的微流控芯片和下层的声波激发装置，所述微流控芯片包括通道芯片和盖片，所述声波激发装置包括压电换能器和声波耦合液层；所述压电换能器与所述盖片通过声波耦合液层进行可逆连接；所述压电换能器为压电陶瓷，所述通道芯片上设有分选通道，所述分选通道上包括体液分选通道，所述盖片上设有与所述体液分选通道对应的微通道槽阵列结构，所述微通道槽阵列结构调节压电换能器激发的声波使其在通道芯片和盖片组成的空间内调制形成所需的驻波声场；