一种单细胞捕获装置及捕获方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种单细胞捕获装置，包括捕获单元、位于所述捕获单元上方的成像单元、与所述捕获单元相连的收集单元，以及分别连接所述捕获单元和所述成像单元的控制单元。单细胞捕获装置，能够实现对活细胞的捕获，且获取的单个细胞经过形态学或者分子生物学的分类鉴定，具有高特异性和高灵敏度，捕获的成功率高。细胞捕获的过程不需要手动操作，具有高的捕获效率，有利于完成对循环肿瘤细胞的单细胞捕获。本发明专利技术还公开了一种单细胞的捕获方法，利用上述的单细胞捕获装置，具有高捕获效率、高特异性，能够实现对活细胞的高效捕获。

A Single Cell Capture Device and Method

The invention discloses a single cell capture device, which comprises a capture unit, an imaging unit located above the capture unit, a collection unit connected with the capture unit, and a control unit connected with the capture unit and the imaging unit respectively. Single cell capture device can capture living cells, and the obtained cells are classified and identified by morphology or molecular biology, with high specificity and sensitivity, and high success rate of capture. The process of cell capture does not need manual operation, and has high capture efficiency, which is conducive to the completion of single cell capture of circulating tumor cells. The invention also discloses a single cell capture method. The single cell capture device has high capture efficiency and specificity, and can achieve high capture efficiency for living cells.

【技术实现步骤摘要】
一种单细胞捕获装置及捕获方法
本专利技术涉及生物医学工程
，具体涉及一种单细胞捕获装置及捕获方法。
技术介绍
癌症是导致人类死亡的最主要死因之一，世界卫生组织(WHO)的数据显示，2008年全球癌症新发病例约为1270万，癌症死亡例数为760万。目前全球每年新增癌症患者约为900万人，预计到2020年全世界癌症发病率将比现在增加50％，全球每年新增癌症患者人数将达到1500万人。目前全世界发病率最高的癌症是肺癌，依次是乳腺癌，是肠癌、胃癌、肝癌和宫颈癌。中国是世界上癌症发病率和死亡率最高的国家之一，全世界有20％的新发癌症病人在中国，有1/4的癌症死亡病人在中国。高通量监测单细胞响应，对于药物测试，毒理学和基本细胞生物学等各种应用是非常重要的。最近的研究强调了跨越癌细胞群体的基因组，转录组和蛋白质组中的显著异质性，表征这种异质性对于理解肿瘤进展至关重要。单细胞分析对肿瘤早期诊断、治疗、药物筛选和细胞生理、病理过程的研究有重要意义，目前已成为研究的热点之一。循环肿瘤细胞(CTCs，circulatingtumorcells)是指进入人体外周血的肿瘤细胞，通过检测外周血中的肿瘤细胞可以有效预测肿瘤转移的发生。如果可以从外周血或淋巴液等体液中捕获癌细胞，就可以解决临床晚期患者无病理样本，或病理样本少的问题，可以为临床医生的诊疗，化疗预后提供快速科学的参考依据。然而循环肿瘤细胞在外周血中极其稀有，平均106个白细胞中只有一个循环肿瘤细胞。目前已有的循环肿瘤细胞捕获技术如梯度密度离心技术、滤膜技术和流式细胞技术在实现循环肿瘤干细胞的捕获分类方面均存在一定的缺陷。Cell-Search检测系统是目前自动化程度最高的检测技术,具有较高的免疫性、敏感性和可重复性，是目前唯一被美国食品和药品管理局(FDA)用于转移性乳腺癌、结直肠癌及前列腺癌检测的新技术。但是Cell-Search检测系统具有成本高，检测效率低，单个设备无法实现高通量多尺寸检测的问题。流式细胞术通过对待测样品进行特定的荧光标记，然后利用复杂的光学检测系统进行鉴定分选，该技术虽可实现不同类别肿瘤细胞的分类收集，但是设备检测效率低、需专人操作，同时检测微量细胞灵敏度差，无法对细胞形态学进行观察，也很难广泛应用于循环肿瘤细胞的捕获。因此亟需开发一款能够观测细胞的形态学信息、实现循环肿瘤细胞高效率捕获和分类的装置。
技术实现思路
因此，本专利技术所要解决的技术问题在于解决现有技术中的缺陷，从而提供一种能够观测细胞的形态学信息、实现循环肿瘤细胞高效率捕获和分类的单细胞捕获装置。为此，本专利技术提供了如下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种单细胞捕获装置，包括捕获单元、位于所述捕获单元上方的成像单元、与所述捕获单元相连的收集单元，以及分别连接所述捕获单元和所述成像单元的控制单元；所述捕获单元包括流道层和设置于流道层下方的捕获层，所述流道层内开设有至少一条流体通道，所述流体通道在所述流道层相对远离的两端分别连接第一流通口和第二流通口；所述流体通道内设置有拦隔组件，所述拦隔组件用于捕获第一流向的液体中的单个细胞，所述第一流向是由所述第一流通口流向所述第二流通口的方向；所述捕获层的顶部表面开设有至少两个向内凹陷形成的细胞小室，所述细胞小室与所述拦隔组件一一对应设置在所述拦隔组件朝向所述第二流通口的一侧，所述流道层在与所述细胞小室的接触位置上形成可启闭的底部开口，所述细胞小室用于捕获第二流向的液体中的单个细胞，所述第二流向是由所述第二流通口流向所述第一流通口的方向；所述细胞小室内盛放有第一抗体修饰的磁珠，所述第一抗体结合单个细胞；所述细胞小室在所述捕获层的两个方向上形成流入口和流出口，所述流出口连接所述收集单元；所述细胞小室的正上方对应形成成像区域，所述成像单元用于获取所述成像区域内的图像信息。优选地，上述的单细胞捕获装置，所述拦隔组件包括沿所述第一流向对称分布的第一拦隔件和第二拦隔件，所述第一拦隔件和所述第二拦隔件朝向所述第一流通口的一端形成所述第一开口，所述第一拦隔件和所述第二拦隔件远离所述第一流通口的一端形成第二开口，所述第一开口的间隙大于所述单个细胞的直径，所述第二开口的间隙小于所述单个细胞的直径；任意两个所述拦隔组件之间预留所需间隙。优选地，上述的单细胞捕获装置，还包括磁场单元，所述磁场单元设置于所述捕获单元的下方，用于产生吸附所述磁珠的磁力。进一步优选地，上述的单细胞捕获装置，所述磁场单元为平行于所述捕获层的磁铁或通电导线。优选地，上述的单细胞捕获装置，所述成像单元包括光源、图像观测元件和图像采集元件，所述光源发出的光线照射所述细胞小室内的单个细胞，生成光学图像信息，所述图像观测元件用于观测所述单个细胞的光学图像信息，所述图像采集元件用于收集所述单个细胞的光学图像信息。优选地，上述的单细胞捕获装置，通过所述流入口向所述细胞小室内输入第二抗体，所述第二抗体为特异性结合所述第一抗体的荧光抗体。优选地，上述的单细胞捕获装置，所述流道层通过第一移动件与所述控制单元连接，所述流道层在所述第一移动件驱动下发生水平和竖直方向的移动；所述捕获层通过第二移动件与所述控制单元连接，所述捕获层在所述第二移动件驱动下发生水平方向的移动。优选地，上述的单细胞捕获装置，所述细胞小室的流入口连接第一管道，所述细胞小室的流出口连接第二管道，所述第二管道连接收集单元。进一步优选地，上述的单细胞捕获装置，所述收集单元为多孔培养板，所述第二管道连通所述细胞小室与所述多孔细胞板的单个培养孔。第二方面，本专利技术提供了一种单细胞捕获的方法，包括以下步骤：包含待分离细胞的样本溶液由第一流通口泵入流道层的流体通道内，流经所述流体通道后由第二流通口流出，样本溶液中的单个细胞被所述流体通道内的单个拦隔组件所述拦截；由所述第二流通口向所述流体通道内泵入缓冲液，所述缓冲液流向所述第一流通口，使所述单个细胞脱离所述拦隔组件，进入位于所述拦隔组件朝向所述第一流通口一侧的细胞小室内；所述单个细胞与所述细胞小室内的磁珠表面修饰的第一抗体结合，开启磁场单元，所述磁场单元产生磁力使结合有单个细胞的磁珠吸附在细胞小室的底部；由流入口向所述细胞小室内通入含有第二抗体的缓冲液，所述第二抗体结合所述第一抗体；所述细胞小室的正上方形成成像区域，利用成像单元获取细胞小室内由第二抗体产生的荧光图像信息，根据荧光图像信息完成对所述单个细胞的鉴别，筛查出目标单个细胞；向所述目标单个细胞所在的细胞小室的流入口通入分离缓冲液，使所述目标单个细胞与所述第一抗体分离，所述目标单个细胞经流出口输出到收集单元。本专利技术提供的技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的单细胞捕获装置，包括捕获单元、位于所述捕获单元上方的成像单元、与所述捕获单元相连的收集单元，以及分别连接所述捕获单元和所述成像单元的控制单元；所述捕获单元包括流道层和设置于流道层下方的捕获层，所述流道层内开设有至少一条流体通道，所述流体通道在所述流道层相对远离的两端分别连接第一流通口和第二流通口；所述流体通道内设置有拦隔组件，所述拦隔组件用于捕获第一流向的液体中的单个细胞，所述第一流向是由所述第一流通口流向所述第二流通口的方向。通过第一流通口向流体通道中泵入含有一定量目标细胞的样本溶液(例如，经细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单细胞捕获装置，其特征在于，包括捕获单元(1)、位于所述捕获单元(1)上方的成像单元(2)、与所述捕获单元(1)相连的收集单元(3)，以及分别连接所述捕获单元(1)和所述成像单元(2)的控制单元(4)；所述捕获单元(1)包括流道层(11)和设置于流道层(11)下方的捕获层(12)，所述流道层(11)内开设有至少一条流体通道(113)，所述流体通道(113)在所述流道层(11)相对远离的两端分别连接第一流通口(111)和第二流通口(112)；所述流体通道(113)内设置有拦隔组件(114)，所述拦隔组件(114)用于捕获第一流向的液体中的单个细胞，所述第一流向是由所述第一流通口(111)流向所述第二流通口(112)的方向；所述捕获层(12)的顶部表面开设有至少两个向内凹陷形成的细胞小室(121)，所述细胞小室(121)一一对应设置在所述拦隔组件(114)朝向所述第二流通口(112)的一侧，所述流道层(11)在与所述细胞小室(121)的接触位置上形成可启闭的底部开口，所述细胞小室(121)用于捕获第二流向的液体中的单个细胞，所述第二流向是由所述第二流通口(112)流向所述第一流通口(111)的方向；所述细胞小室(121)内盛放有第一抗体修饰的磁珠，所述第一抗体结合单个细胞；所述细胞小室(121)在所述捕获层(12)的两个方向上形成流入口(122)和流出口(123)，所述流出口(123)连接所述收集单元(3)；所述细胞小室(121)的正上方对应形成成像区域，所述成像单元(2)用于获取所述成像区域内的图像信息。...

【技术特征摘要】
1.一种单细胞捕获装置，其特征在于，包括捕获单元(1)、位于所述捕获单元(1)上方的成像单元(2)、与所述捕获单元(1)相连的收集单元(3)，以及分别连接所述捕获单元(1)和所述成像单元(2)的控制单元(4)；所述捕获单元(1)包括流道层(11)和设置于流道层(11)下方的捕获层(12)，所述流道层(11)内开设有至少一条流体通道(113)，所述流体通道(113)在所述流道层(11)相对远离的两端分别连接第一流通口(111)和第二流通口(112)；所述流体通道(113)内设置有拦隔组件(114)，所述拦隔组件(114)用于捕获第一流向的液体中的单个细胞，所述第一流向是由所述第一流通口(111)流向所述第二流通口(112)的方向；所述捕获层(12)的顶部表面开设有至少两个向内凹陷形成的细胞小室(121)，所述细胞小室(121)一一对应设置在所述拦隔组件(114)朝向所述第二流通口(112)的一侧，所述流道层(11)在与所述细胞小室(121)的接触位置上形成可启闭的底部开口，所述细胞小室(121)用于捕获第二流向的液体中的单个细胞，所述第二流向是由所述第二流通口(112)流向所述第一流通口(111)的方向；所述细胞小室(121)内盛放有第一抗体修饰的磁珠，所述第一抗体结合单个细胞；所述细胞小室(121)在所述捕获层(12)的两个方向上形成流入口(122)和流出口(123)，所述流出口(123)连接所述收集单元(3)；所述细胞小室(121)的正上方对应形成成像区域，所述成像单元(2)用于获取所述成像区域内的图像信息。2.根据权利要求1所述的单细胞捕获装置，其特征在于，所述拦隔组件(114)包括沿所述第一流向对称分布的第一拦隔件(1141)和第二拦隔件(1142)，所述第一拦隔件(1141)和所述第二拦隔件(1142)朝向所述第一流通口(111)的一端形成第一开口(1143)，所述第一拦隔件(1141)和所述第二拦隔件(1142)远离所述第一流通口(111)的一端形成第二开口(1144)，所述第一开口(1143)的间隙大于所述单个细胞的直径，所述第二开口(1144)的间隙小于所述单个细胞的直径；任意两个所述拦隔组件(114)之间预留所需间隙。3.根据权利要求1或2所述的单细胞捕获装置，其特征在于，还包括磁场单元(5)，所述磁场单元(5)设置于所述捕获单元(1)的下方，用于产生吸附所述磁珠的磁力。4.根据权利要求3所述的单细胞捕获装置，其特征在于，所述磁场单元(5)为平行于所述捕获层(12)的磁铁或通电导线。5.根据权利要求1-4任一项所述的单细胞捕获装置，其特征在于，所述成像单元(2)包括光源(21)、图像观测元...

【专利技术属性】
技术研发人员：车团结，徐红，李琳，李亚鹏，
申请(专利权)人：苏州百源基因技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32