[发明专利]基于微孔滤膜的真菌孢子分离装置及其系统和分离方法

说明书

本申请提供了基于微孔滤膜的真菌孢子分离装置及其系统和分离方法，包括由上至下依次连接的上层进样池、上层硅胶胶圈、上层微孔滤膜、上层引流管、上层卡夹、下层进样池、下层硅胶胶圈、下层微孔滤膜、下层引流管以及下层卡夹；上层、下层进样池均为空心圆柱体；上层、下层进样池的底部分别设置有上层、下层进样口；进样池与引流管依靠卡夹紧密连接；上层引流管的下端依次穿过上层卡夹的中部、穿入下层进样池的内部。双层微孔滤膜均具备很好的柔性，可在过滤完之后取下，直接折叠后放入EP管中进行后续检测，与下游检测技术高度兼容。本发明主要依靠真菌孢子与体液中其他细胞之间的物理性质差异，从而针对不同目标进行选择性地分离、富集。

技术领域

本申请涉及先进制造加工与生物医学技术领域，特别是涉及基于真菌孢子与背景细胞物理性质(如尺寸大小和变形能力)差异的真菌孢子分离装置及其系统和分离方法。

背景技术

全球范围内侵袭性真菌病每年造成1150万例严重感染，并导致了约150万人的死亡，已经成为严重威胁人民生命安全的重要疾病之一。但到目前为止，对于造成严重后果的侵袭性真菌病，特别是真菌入血后的真菌血症，仍然没有快速、精准的诊断方法。在其它体液，例如尿液、痰液中，也可能存在真菌。

以真菌血症中最常见的念珠菌血症为例，感染2日后，死亡率>40％；但如果当日得到治疗，死亡率可降至15％左右。通常有50％以上的病例无法在患者生前拿到有效的诊断证据(具体可参考如下文献：Matthew Morrell,Victoria J.Fraser and MarinH.Kollef.Delaying the Empiric Treatment of Candida Bloodstream Infectionuntil Positive Blood Culture Results Are Obtained:a Potential Risk Factor forHospital Mortality.Antimicrobial Agents and Chemotherapy,Aug 2005,49(9)3640-364)。由于血液中病原载量很低，真菌血症的确诊仍依赖于血培养，其诊断耗时长，仅培养就需要3-7天，并且阳性率不足10％。基于血清免疫学的方法虽然部分弥补了培养方法敏感性低的问题，但不能鉴定病原至“种”水平，因此无法指导临床精准用药。基于聚合酶链式反应(PCR)的分子生物学诊断，虽特异性高，但受限于血液中孢子分离效率低，直接检测的敏感性不足，目前仍难以应用于临床诊断。因此高效、高纯度分离与检测血液中痕量真菌孢子一直是真菌血症诊断的要点和难点。同样的，从其他体液样本中高效、高纯度分离与检测真菌也十分重要。

近年来，随着微米/纳米技术的快速发展，应用微纳加工手段制备出相应的微纳流控器件，以期高效地从各种体液中分离病原体并进行后续分子检测，已成为当前研究的热点方向。许多研究者利用真菌孢子物理参数异于常规细胞(例如白细胞和红细胞)的特点，基于这些物理属性(如尺寸、介电性等)的差异而开发了基于微纳流控芯片的真菌孢子分离与富集技术。由于微流控技术能够精确可控地区分上述物理性质参数而广受关注。麻省总医院的Mehmet Toner教授通过惯性微流控芯片实现了血液中真菌孢子的快速分离与检测，我国中科院微生物所杜文斌研究员与协和医院合作应用微流控技术也成功实现了细菌等病原体的介电电泳分离与PCR检测。

然而，受限于芯片尺寸小、流阻大等因素制约，微纳流控芯片体积操作通量低、耗时长，无法操作较大体积的样品，因此难以解决真菌孢子在体液中载量低的问题，距离临床实际应用仍有较大距离。

发明内容

本申请提供一种基于微孔滤膜的真菌孢子分离装置及其系统和分离方法，以解决上述提到的问题。

基于微孔滤膜的真菌孢子分离装置，包括由上至下依次连接的上层进样池、上层硅胶胶圈、上层微孔滤膜、上层引流管、上层卡夹、下层进样池、下层硅胶胶圈、下层微孔滤膜、下层引流管以及下层卡夹；