[发明专利]利用含排列成图案的立柱的微通道分离细胞

说明书

本申请是2006.01.05提交的CN200680002401.4，题为“利用含排列成图案的立柱的微通道分离细胞”的分案申请。

本发明涉及提取或分离进料液体中的靶生物分子，更具体说，涉及从体液等中分离所需靶人细胞的方法和装置。

发明背景

有效分离和收集异质细胞群中的稀有细胞仍然令人很感兴趣，因为对分离细胞群用于疾病诊断和治疗(如基因治疗)以及基础科学研究的需求不断增长。例如，可将正常较大细胞群中的病变细胞(如癌细胞)分离出来、然后将清除后的细胞群再回输给病人。

细胞分离是生物医学和临床发展中的一个迅速成长的领域，分离复杂细胞群中所需细胞亚组方法的改进拓宽了对相对均质和特性明确的细胞的研究和应用。分离的细胞也广泛用于研究，例如测定药物或治疗对靶细胞群的作用，研究生物学通路、分离和研究转化或修饰的细胞群等。目前的临床应用包括，例如，分离造血干细胞以重建血细胞，特别是与损伤性化疗和放疗联用。

已公布的美国专利申请No.2004/038315描述了将可释放接头连接于毛细血管内腔表面来结合所需细胞，然后通过切割试剂释放和回收细胞。已公布的美国专利申请No.2002/132316通过采用移动的梯度光场利用微小通道装置分离细胞群。美国专利No.6,074,827公开了采用微流体(床)装置构成的“富集通道”，利用在该通道中电泳来分离和鉴定样品中的特定核酸。还提到可任选利用抗体或其它结合片段来保留所需的靶生物物质。美国专利No.6,432,630公开了采用一种微流体系统，用于引导含生物颗粒的液体流过通道而被选择性偏流(收集)，表明可利用该系统来分离母血样品中的胎儿细胞。

美国专利No.6,454,924公开的微流体装置可使含分析物的液体样品流经其上安置有直立立柱的表面，立柱上结合有捕获试剂，立柱侧面为疏水性因而有利于限制液体在通道中流动。

K.Takahashi等.，J.Nanobiotechnology.2，5:6(2004，6，13)公开了一种在芯片上分拣细胞的系统，此系统中有多个微流体入口通道通向固定在玻璃平板上的PDMS板(用主铸模以光阻环氧树脂制作)中形成的中央细胞分拣区。PDMS板中的琼脂凝胶电极通过施加静电作用力促使分离(去掉)不需要的细胞，使这些细胞在流经会聚的短小细胞分拣区时进入平行的废弃缓冲液连续液流中。也显示采用预先过滤法可物理性捕获大的尘埃颗粒。已公布的美国专利申请No.2004/029221公开了结构类似的可用于细胞分离的微流体装置，如通过选择性溶解母体RBC(红细胞)来分离母血中的胎儿细胞。可将含有细胞的样品导入微流体通道装置中分离全血，此装置含有多重栅栏，其表面适当偶联了结合分子(如抗体)而能结合样品中的细胞。美国专利No.5,637,469公开的微流体装置含有多个深100微米或不到的通道，其表面固定有结合分子(如抗体)可捕获感兴趣的生物分子作原位分析。美国专利No.5，147，607描述了将抗体固定在微通道中进行免疫试验(如夹心试验)所用的装置。微通道中的凹陷区域可含有一组从通道底面向上延伸的突出物，抗体即固定在其上。

以上简述的参考文献表明，仍然在不断寻求改进分离体液等中的细胞或其它生物材料的方法。

发明概述

本发明提供一种微流体装置可用于回收较小体积体液等中的稀有细胞或其它靶生物分子，或可在其中安置至少一个专门构建的微通道装置。构建此装置在所用的底材中形成通道样流通途径(以下简称流径)，在收集区中横置固定多个立柱。这些立柱与基材整合在一起并在通道的上下表面之间延伸。立柱排列成特定的不规则阵列图案以破坏流过其中的直线液流，至关重要的是破坏流经该阵列的规则性流线型液流，从而确保沿此流径流入收集区的体液或其它液体与立柱碰撞接触和促进其产生旋转和涡流。众立柱的尺寸(如横截面直径)不同。将选择的螯合剂适当结合于整个收集区中横置立柱表面和其它所有表面，来捕获所需的靶分子，将它们收集到微通道的收集区。宜在通向收集区的微通道上游部位安置供应孔。发现该微流体装置的方向与水平面倾斜时，由于重力产生的力矢量作用可获得更完全的细胞分离。