[发明专利]用于确定对象的流体动力学尺寸的方法

说明书

本公开涉及一种用于确定诸如纳米尺寸对象的对象的流体动力学尺寸的方法，所述方法包括以下步骤：‑提供流体界面；‑将所述对象连结到所述流体界面，从而提供连结的对象，由此，所述连结的对象的移动由于连结到所述流体界面而受到限制；‑提供并确定作用在所述连结的对象上的流体动力学剪切力；‑跟踪所述连结的对象的移动；以及‑使用爱因斯坦‑斯莫鲁霍夫斯基关系计算对象的流体动力学尺寸。

技术领域

本公开涉及一种用于确定对象(诸如纳米尺寸对象)的流体动力学尺寸的方法。而且，本公开涉及用于确定对象(诸如纳米尺寸对象)的流体动力学尺寸的系统的用途，该系统包括：容器；用于在所述容器内提供流体界面的装置；提供并确定作用在连结到所述流体界面的对象上的流体动力学剪切力的装置；以及用于跟踪连结到所述流体界面的对象的装置。

背景技术

消费者的需求和行业趋势促进许多不同领域(诸如生物研究、医学诊断、传感器技术以及3D打印)中的对象表征的发展。对象可以是其选择取决于所选技术领域和应用的颗粒。例如，对象可以是金属颗粒、陶瓷颗粒、细胞、病毒、脂质组合体(lipid assemblies)等。接受研究的对象的尺寸可能变化，并且包括具有在微米范围(即，高达100μm)内和/或纳米范围(即，高达500nm)内的尺寸的对象。

经常需要对对象进行分选以便能够进一步研究和/或使用所述对象。为了实现这一点，需要相对于用于被研究的应用的相关参数来表征对象。

对象表征可以基于各种技术，诸如荧光强度和光散射。例如，荧光活化细胞分选(FACS)已经成功用于细胞种群异质性的流式细胞计数启用的详细研究中。因此，FACS已经对各种领域(像免疫学、血液学、药物学或生物基础研究以及医学诊断)具有极大影响。然而，不幸的是，FACS技术限于具有在微米范围内的尺寸的细胞，并且迄今为止还缺乏像病毒、外来体或脂质体的单纳米尺寸对象的基于FACS的分选的报告。

Pospichalova等人的The Journal of extracellular vesicles(2015年4月，文章号25530)公开了流式细胞计数中的典型问题并表明研究整个外来体种群极具挑战性。

因为对象尺寸与对象的物理、化学和/或生物特性相关联，所以要确定的一个最重要的参数就是对象尺寸。该尺寸可以作为核心尺寸或流体动力学尺寸来测量。不幸的是，对象尺寸确定经常是困难或不便的。这对于小对象(诸如在纳米尺寸范围内的对象)尤其如此。

除了来自微小对象的减弱信号之外，针对小对象的对象尺寸确定困难的一个重要原因是如下文在细胞计数分选的背景下说明的对高流速的要求。

细胞计数分选要求足以使(由流动引起的)流体动力学移动超过对象的随机/布朗(Brownian)运动的流速，因为否则将无法控制在分选步骤中所需的对象的定向移动。针对随机运动的测量由对象的扩散系数D给出，该扩散系数D针对球形对象遵循所谓的斯托克斯-爱因斯坦关系(Stokes-Einstein-relation)，该关系将D与波尔兹曼(Boltzmann)常数k_B、绝对温度T、动态粘滞度η以及对象的流体动力学半径R相关联：