[发明专利]一种微流控芯片和纳米颗粒分离装置

说明书

提供一种微流控芯片，具有一主流道。所述微流控芯片还包括：至少一进液流道，所述进液流道具有一进液口，并且所述进液流道与所述主流道连接；至少两出液流道，每一出液流道具有一出液口，并且每一出液流道与所述主流道连接；以及，一对电极，被配置为靠近所述主流道以在所述主流道处形成一不均匀电场。本申请所述的微流控芯片及纳米颗粒分离装置可利用介电泳力及流场力的共同作用，实现不同粒径微粒的分离。

技术领域

本发明涉及颗粒分离领域，特别涉及一种微流控芯片，以及应用该微流控芯片的纳米颗粒分离装置。

背景技术

着科技的发展，人们对世界的研究尺度愈发深入，随之而来的是纳米技术，纳米科学，这些东西的出现有进一步促进科技的发展。但是就目前而言许多纳米材料存在着颗粒大小不均一，很难得到高品质的单分散颗粒的问题。而再生物纳米领域需要获得某种特定的纳米级细胞分泌物用于实验研究以及医疗检测。其中具有代表性的就是外泌体——粒径在30-150nm的囊泡，纯化后的外泌体可以用于癌症的检测和预后。本发明便是从外泌体的纯化分离出发，同样适用于获得其他高单分散纳米颗粒。

目前用于外泌体分离纯化的方法有基于传统的分离技术的超速离心法、密度梯度离心法和免疫亲和捕获等方法，分别基于外泌体的粒径大小、悬浮密度和膜上存在的标记蛋白来进行分离。

差速超速离心法是最常用的外泌体纯化手段，采用低速离心、高速离心交替进行，可分离到大小相近的囊泡颗粒。Johnstone等最初发展了差速离心法用于网织红细胞组织培养液中外泌体的分离；Thery等对该方法进行了优化，以300g、2000g和10000g离心，分别去除细胞、死细胞和细胞碎片；利用超高速离心(100000g)得到外泌体的粗提取物，重复操作2次，以去除污染蛋白质，从而得到外泌体。该方法被广泛应用于各类生物样品，如血清、血浆、细胞培养液、尿液、唾液和脑脊液等的分析，是目前应用最为广泛的外泌体分离方法，也是目前的“金标准”。

密度梯度离心可以看作是差分超速离心法优化方法，主要区别在于是将样本和梯度材料一起进行超速离心。样品中的不同组分沉降到各自的等密度区，根据梯度分布方式的不同分为连续和不连续梯度离心法。用于密度梯度离心法的介质要求对细胞无毒，在高浓度时粘度不高且易将pH调至中性。实验中常用蔗糖密度梯度离心法，在实验前样本也要经过一定的离心操作以去除细胞、死细胞和细胞碎片，预先将两种浓度蔗糖溶液(如2.5M和0.25M)配成连续梯度体系置于超速离心管中，样本铺在蔗糖溶液上，100000g离心16h，外泌体会沉降到与之相匹配的密度区(1.10～1.18g/ml)

免疫标记法主要通过在微流道内表面包被一层特定抗体，这些抗体能与外泌体外表面特异性蛋白结合，将抗体固定于磁珠、色谱固定相等基质上，以实现对外泌体的特异性富集，从而实现分离。其中免疫磁珠法得到较为广泛的研究及应用，并有相对成熟的产品。抗体包被的磁性小珠有效地用于从抗原呈递细胞分离外泌体，如利用结合了针对外泌体表面抗原(CD9、CD63、CD81和EpCAM)抗体的磁性粒子，特异性捕获外泌体表面标志蛋白，从而达到分离外泌体的目的；使用抗肿瘤相关的HER2和EpCAM抗体可以从肿瘤细胞培养液中分离出来源于肿瘤细胞的外泌体；包被抗标记物抗体的磁珠与外泌体囊泡孵育后，即可将外泌体吸附并分离出来。还有商品试剂盒采用磁珠和磷脂酰丝氨酸(PS)结合蛋白的方法，很方便地从血清等样品中获得高纯度的外泌体和其他来自细胞培养基和体液的胞外囊泡(extracellularvesicles,EVs)，并利用中性pH的金属螯合试剂，将捕获的EVs从磁珠上洗脱下来，可以获得完整的外泌体和其他EVs。

除此之外还有利用颗粒尺寸效应分离方法，包括采用纳米结构(纳米柱、纳米膜、纳米阵列等方法)、电场力及流场力共同作用方法。