[发明专利]一种分选细胞的微流控器件及其使用方法

说明书

本发明公开了一种分选细胞的微流控器件及其使用方法，该器件在流路内设置波形延伸的预聚焦流道，通过微流体粘弹性效应和惯性效应的作用，将样品溶液中的细胞微粒逐渐汇集至流路中心，再经过圆弧形分岔流道和样品分选流道，使细胞微粒受到壁面诱导惯性升力和粘弹性流体诱导的弹性力的共同作用而被推离壁面，不同尺寸的细胞受到的推力不同，从而使不同尺寸的细胞在样品分选流道中迁移时累计产生足够的距离差，最终达到分离收集的效果。该器件采用的微流控管路体积小、成本低，无需外场发生装置，分选精度高且对细胞不会产生损伤。其使用方法仅需样品溶液以特定的初始流量注入样品入口即可实现不同尺寸细胞的分选，操作简单，使用方便。

技术领域

本发明涉及一种细胞分选器件，具体的说，涉及一种利用微流控技术实现不同尺寸细胞精确、被动分选的器件。

背景技术

对不同细胞进行精确分选是目前医学、生化实验室中非常重要的样品预处理步骤。例如，血液中稀有循环肿瘤细胞的精确分选可为癌症转移机制的研究及癌症微转移的临床监测提供重要液体活检标本。传统的细胞分选方法包括：基于密度差异的密度梯度离心法；基于尺寸和变形性差异的微孔隙过滤及基于特异性抗体的免疫捕捉法。密度梯度离心法利用在高速离心状态下沉降速率差异来实现不同细胞的分层悬浮，但高速离心对于硬件设备和技术人员的操作水平具有较高要求，且会对细胞产生不可逆的损伤。微孔隙过滤利用特定尺寸微孔膜阻隔尺寸大于孔径的细胞或者相同尺寸但变形性较小的细胞通过，从而实现阀值尺寸之上和阀值尺寸之下细胞的分离，但不可避免的存在因堵塞而造成的分离效率降低问题。免疫捕获技术可根据特异性抗体来捕获表达不同标记物的细胞，但此方法试剂成本高、操作复杂且较难回收获得活体细胞样本。

微流控技术作为近年来新出现的微纳尺度操控方法，因其所需样品量少、操控精确性高等众多优点而被广泛用于细胞的排列、捕捉、输运、混合、分选及检测等功能。对于微流控分选器件，按其实现原理可分为主动式和被动式两大类。主动式采用电、声、磁及光等外场作用力根据介电特性、尺寸及磁性来实现不同特性细胞的精确分选，此类技术具有较高的细胞分选精度，但需要借助耗能的外场发生装置阻碍该类技术推广应用于未来微型化医疗仪器。被动分选方法利用特殊结构微通道诱导产生的微流体效应或细胞与微结构之间的相互作用来实现细胞分选，分选的依据往往是细胞的尺寸和变形性。该类方法一般不需要外部辅助单元即可实现细胞高通量分选，但分选精度较主动式低。因此，开发具有较高分选精度的被动微流控器件在细胞分选应用领域具有非常重要的意义。

发明内容

发明目的：为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种分选细胞的微流控器件，该器件依据细胞尺寸的差异实现对细胞的高精度、被动分选。

本发明的另一目的在于提供一种分选细胞的微流控器件的使用方法，以方便使用该分选细胞的微流控器件。

技术方案：本发明所述的一种分选细胞的微流控器件，包括供样品溶液依序流过的预聚焦流道、圆弧形分岔流道以及两条样品分选收集流道；所述预聚焦流道沿周期性波形延伸；所述圆弧形分岔流道的进液口位于圆弧外侧，位于圆弧两端的出液口分别与所述两条样品分选收集流道一一对应连接；所述样品分选收集流道为一进二出的Y型结构，包括样品分选流道、第一收集岔道和第二收集岔道；所述样品分选流道与对应连接的圆弧形分岔流道的出液口同向延伸，用于将样品溶液中不同尺寸的细胞微粒分离；所述第一收集岔道和第二收集岔道分别用于收集分离后的不同尺寸的细胞微粒。

其中，该分选细胞的微流控器件还设有样品入口、若干第一样品出口和若干第二样品出口；所述样品入口连接所述预聚焦流道，第一样品出口连接第一收集岔道，第二样品出口连接第二收集岔道。样品入口用于注入样品溶液，第一样品出口和第二样品出口用于导出分选后的细胞样品。

对应于上述设备，本发明同样提供了一种分选细胞的微流控器件的使用方法的技术方案，以能够实现对上述设备的使用，如下：