[发明专利]微流体系统和微流体系统中的磁性粒子的弥散和积聚方法

说明书

本发明涉及一种微流体系统，包括磁性源（150）和通过通道连接的两个室（110）。根据优选实施例，室和通道填充有不同的流体，以在相关流体界面处产生非零表面张力。而且，磁性源（150）设置为提供至少两个分离的磁性梯度区（GR）并允许存在于各个室中的一个室的磁性粒子（MP）被吸引至这些不同的区中，其中，通过梯度区（GR）中的至少一个产生的磁吸力（F）还足够强，以允许将磁性粒子推动或拉动通过所述流体界面。在优选实施例中，可通过六面体形状的永磁体（150）来实现磁性源。本发明还涉及在所述微流体系统中的一种用于实现弥散的方法和一种用于实现磁性粒子系综的积聚的方法。

本发明是根据由国防高级研究计划署授予的HR0011-12-C-0007的美国政府支持做出的。美国政府对本发明享有一定的权利。

技术领域

本发明涉及一种用于处理含磁性粒子的流体的微流体系统。而且，本发明涉及用于在该微流体系统中分别实现磁性粒子系综（ensemble）的弥散和积聚的方法。

背景技术

WO 2010/070461 A1公开了一种微流体装置，该微流体装置包括用于液体的磁性毛细管阀，该液体具有包括磁性粒子的可观的表面张力。该装置包括各自具有功能化表面的至少两个平面固体基底，其中至少第一固体基底具有包括由至少一个疏水区域彼此分离的至少两个亲水区域的图案化表面（同时参阅Remco C. den Dulk、Kristiane A.Schmidt、Gwenola Sabatte、Susana Liebana、Menno W. J. Prins的：“用于核酸和蛋白质的集成净化和浓缩的磁性毛细管阀（Magneto-capillary valve for integratedpurification and enrichment of nucleic acids and proteins）”，Lab Chip, 2013,13, 106）。

发明内容

鉴于该背景，本发明的一个目的是提供在包括磁性毛细管阀的系统中允许多样化处理磁性粒子的装置，同时能够对系统进行紧凑设计。

通过根据权利要求1所述的微流体系统、根据权利要求8所述的方法和根据权利要求12所述的方法实现该目的。在从属权利要求中公开了优选实施例。

根据第一方面，本发明的实施例涉及一种用于处理含磁性粒子的流体的系统，所述系统包括以下组件：

a）设置为包括第一流体的至少两个室；

b）与所述两个室连通并且设置为包括第二流体的至少一个通道，其中，在第一流体与第二流体之间的两个流体界面处产生非零表面张力；

c）具有以下特征的磁性源：

磁性源设置为提供至少两个分离的磁性梯度区，以将所述各室中的（至少）一个室的流体中存在的磁性粒子吸引至这些区中；

这些梯度区中的一个梯度区的至少一部分可将磁吸力施加至所述磁性粒子的至少一部分上，所述磁吸力足够高以允许将所述磁性粒子推动和/或拉动通过所述两个流体界面。

术语“磁性粒子”应该包括永磁性粒子以及可磁化粒子二者，例如超顺磁珠。磁性粒子的大小通常在3 nm与50 μm之间的范围内。而且，磁性粒子可包括令人感兴趣的结合目标组分。

所述至少两个室和关联的通道通常实现在一体的微流体装置（或容纳盒）中，其中，磁性源是与所述装置分离的组件。室和通道通常可具有任意形状。通常，室将具有允许容纳大量流体的紧凑形状，例如立方体形状。室的容积通常在约1微升与约1000微升之间的范围内。通道将通常具有细长形状，具有比关联的室的容积小（得多）的容积。通道通常沿着直线连接所述两个室。

室和通道各自可具有功能化表面，从而室中的亲水区域通过通道的疏水区域彼此分离（或者反之亦然）。可在WO 2010/070461 Al中找到关于这种实施例的更多细节。