[发明专利]单个微粒包裹液滴在微流控芯片中形成并分别导出的方法

说明书

本发明提供一种可用于单个微粒筛选并形成液滴包裹导出的微流控芯片，该微流控芯片包含至少一条样品通道和至少一个储油池；该微流控芯片与液体样品进样装置相连，可组成一种用于形成单个微粒包裹液滴的微流控芯片装置，该微流控芯片装置可进一步与微粒捕获装置组成可用于形成单个微粒包裹液滴的微流控操作系统。本发明还提供了一种在微流控芯片中形成目标单个微粒包裹液滴并分别导出的方法。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种利用微流控芯片形成单个微 粒包裹液滴并导出的方法，可用于单细胞筛选、单细胞分离、单细胞测序、 单细胞形态分析、单细胞培养、药物筛选等领域。

背景技术

众所周知，细胞多样性普遍存在于各细胞种群中，例如细菌、酵母、哺 乳动物细胞等。即使是由同一母细胞分裂而来的子细胞，细胞个体间也会存 在差异。单细胞分析(single-cell analysis)是指在细胞种群中，针对细胞 个体间差异包括细胞尺寸、生长速度、化学组成(磷脂、蛋白、代谢物、 DNA/RNA)，等方面的研究，以及细胞间差异产生的原因、机理。其研究内容 涉及到肿瘤生物学、干细胞、微生物学、神经系统学和免疫学等领域。

单细胞分析中最大的挑战体现在细胞尺寸微小，以及小尺寸带来的化学 组成复杂、组分痕量等问题。单个细胞的尺寸大都分布于微米尺度，在该尺 度下对单个细胞的操纵、分析对仪器精度、灵敏度等方面提出了极高要求。 因此要实现单细胞分析，首先要解决两个问题：单细胞捕获、分离提取；单 细胞信号获取。

借助于荧光显微、单细胞拉曼、电化学技术、质谱以及近两年兴起的qPCR 技术的发展，已实现对单细胞组分的多重分析。但是在单细胞捕获、分离提 取方面进展缓慢，通过微流控芯片技术，目前大致可以分为单细胞阵列捕获、 流式两种方法。阵列捕获的方法可实现单细胞的实时监控，并且方便改变实 验条件，研究不同培养条件对单细胞的影响，但是通量较低。流式的方法通 常基于单细胞液滴包裹技术，具有检测通量高，方便细胞分离的优势，但是 由于检测时间短，一般难以获得单个细胞更详细的信息，目前大都还是以荧光流式筛选为主。然而如何将微流控芯片内分析筛选的细胞单个分离取出， 接着进行下游分析，仍然是当前的难点。如单细胞基因谱测序，需要将当个 目标细胞从捕获阵列或芯片中转移到试管中，并且避免转移过程中对细胞的 损伤以及外界环境的污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种将目标单个微粒分离并导出的技术，本发明实 现了单个目标微粒在微流控芯片内的检测和捕获，以及从微流控芯片到外试 管的转移。

本发明所称的“微粒”，是指能够悬浮在非有机相溶液(例如水相)、并 在本发明微流控芯片内通过的颗粒，包括生物体来源的和非生物体来源的颗 粒，例如真核细胞、原核细胞、单细胞生物、病毒颗粒、细胞器、生物大分 子形成的颗粒、药物颗粒、药物载体颗粒、脂质体、多聚物粒子等。

本发明的第一方面，提供了一种微流控芯片，所述微流控芯片包括盖片 层和基片层；所述基片层包括至少一条样品通道，所述样品通道包括微流体 通道、检测池(5)；所述盖片层包括进样孔(1)、储油池孔(6)；所述储油池孔 (6)与所述基片层形成储油池；所述样品通道的入口端(7)与进样孔(1)相连， 所述样品通道的出口端(8)与储油池相连。

在另一优选例中，所述盖片层的材质选自但不限于石英、PDMS(聚二甲基 硅氧烷)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、硼硅玻璃、氟化钙，所述基片层的材质 选自但不限于石英、PDMS、PMMA、硼硅玻璃、氟化钙。

在另一优选例中，所述储油池的表面为疏水亲油表面。

在另一优选例中，所述进样孔(1)连接有进样导管接口。

在另一优选例中，所述微流体通道包括直通道(2)和至少一段曲通道(3)。

本发明所述的曲通道，是指不是直线型的微流体通道。在一优选例中， 所述微流体通道的宽度为30～300μm，高度为15～50μm。