用于通过微制造的构件使用核酸酶来分选细胞的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于通过在硅衬底表面上微制造的细胞分选阀从试样中分选靶细胞和非靶细胞的方法，其中微制造的通道从细胞分选阀引出，其中所述细胞分选阀将靶颗粒从非靶材料中分离；包含试样储器、分选储器和废物储器的一次性盒；其中所述试样被提供到含有核酸酶的缓冲剂中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于借助于核酸酶的使用微制造的可动细胞分选机构的分选细胞系统的方法。
技术介绍
微机电系统（MEMS）是在衬底上制成的非常小的，通常可动的结构，其使用表面或本体光刻加工技术，比如那些用于制造半导体器件的技术。MEMS装置例如可以是可动的致动器，传感器，阀，活塞，或开关，具有几微米至数百微米的特征尺寸。例如，可动的MEMS开关可以用来将一个或更多输入端子连接到一个或更多输出端子，所有这些都被微制造在衬底上。用于可动开关的致动装置例如可以是热的，压电的，静电的，或磁性的。MEMS装置也可以被制备为操纵在流体流中通过该MEMS装置的颗粒。例如，MEMS装置可能是用作分选机构的可动阀，分选机构用于从流体流中分选各种颗粒，例如来自血液的细胞。颗粒可以在封闭于微通道内在压力下流动的流体流中被运送至分选装置。在到达MEMS分选装置后，该分选装置将所关注的颗粒如造血干细胞引导至单独的容器，并将流体流的剩余部分引导到废物容器。以前，现有的颗粒分选器使用荧光激活细胞分选（FACS）并被称为流式细胞仪。流式细胞仪通常是大且昂贵的系统，其基于来自固定到感兴趣的细胞上的标签的荧光信号来分选细胞。将细胞稀释并悬浮在鞘液中，然后借助于穿过喷嘴快速减压而分离成单独的液滴。在从喷嘴喷出后，根据来自标签的荧光信号，液滴通过静电被分到不同的储仓中。这些系统的问题包括，由于减压造成细胞损伤或功能丧失，不同试样之间的困难而昂贵的消毒程序，无法遵循不同参数重新分选亚群，以及拥有、运营和维护这些大型、昂贵的装备部件所必需的大量培训。至少由于这些原因，流式细胞仪的使用已被限于大型医院和实验室，而该技术对于较小的实体尚不可得。基于MEMS的细胞分选系统可具有在成本、速度和容量方面超过流式细胞仪的实质性优点。已经授权了涉及这类基于MEMS的颗粒分选装置的许多专利。例如，美国专利No.6838056（'056专利）涉及一种基于MEMS的细胞分选装置，美国专利号No.7264972B1（'972专利）涉及一种用于基于MEMS的细胞分选装置的微机械致动器。美国专利No.7220594（'594专利）涉及用MEMS细胞分选装置制备的光学结构，并且美国专利No.7229838（'838专利）涉及一种致动机构，用于操作基于MEMS的颗粒分选系统。此外，美国专利申请No.13/374899（'899申请）和13/374898（'898申请）提供了其它MEMS设计的进一步的细节。在上述细胞分选系统中使用微流体装置时遇到的问题包括，狭窄通道的堵塞，以及这些狭窄通道与宏观世界的对接，以及对这些非常小的可动装置的运动的控制。
技术实现思路
描述了细胞分选系统，它使用微制造的细胞分选MEMS芯片。MEMS芯片中的通道由光刻法形成，并且因此非常小。这些狭窄通道的堵塞对可靠的长期操作构成了很大的挑战。专利技术目的本专利技术的目的是防止细胞分选过程期间MEMS芯片中的通道堵塞。已经发现试样的粘度可以通过例如给要分选的细胞在其中悬浮的缓冲剂提供阳离子非依赖性的DNA酶而显著降低。核酸酶的添加降低甚至消除了装置中小通道的堵塞。在这里所描述的方法中，运用了各种设计元素，以促成该MEMS细胞分选系统。分选机构可以是形成在硅衬底上的MEMS流体阀，其粘附在插入器上并且安装在一次性盒中。该盒可以提供用于处理试样流体的全部流体通道，并且可包括用来存储流体体积的更大的储器（例如，分选储器、试样储器和废物储器）。塑料插入器然后被用于提供MEMS流体阀的微观通道与储器的宏观特征之间的相互连接。MEMS流体阀、插入器和储器可全部包含在一次性合中，使得该分选系统的消毒直接，该盒的处置简单。专门设计的电磁铁可提供精确定位的电磁场，其导致非常小的MEMS芯片在大得多的系统内移动。此电磁铁最小化产生的热量，从而提高了效率。最后，特殊配方的流体材料被用来减少或消除堵塞。一次性盒和插入器可包括多个新颖的特征，例如混合器，以及漏斗状的区域，其可以协助处理小体积的流体。混合器可浸没在试样储器中，从而允许内容物的混合。在分选储器、试样储器和废物储器中可提供漏斗状区域，用于收集小体积的流体。因此，本专利技术的目的是一种用于通过微制造在硅衬底的表面上的细胞分选阀从试样分选靶细胞和非靶细胞的方法，具有从细胞分选阀引出的微制造的通道，其中细胞分选阀将靶颗粒从非靶材料分离；含有试样储器、分选储器和废物储器的一次性盒，；其中试样在包括核酸酶的缓冲剂中提供。该方法可使用细胞分选系统，其还还可以包括电磁铁，该电磁铁带有渐缩形尖端、线圈和磁芯，其中，所述渐缩形形状用于会聚由线圈和磁芯产生的磁通线、并在该尖端附近离开该电磁铁。附图说明各种示例性的细节参照以下附图进行描述，其中：图1是处于第一位置的MEMS芯片分选器的示意图；图2是处于第二位置的MEMS芯片分选器的示意图；图3是一示例性的MEMS细胞分选系统的示意图，该系统可利用图1和图2的MEMS分选器；图4是可在图3的包括MEMS芯片分选器和插入器的MEMS细胞分选系统中使用的一示例性的一次性盒的分解图；图5a是可在图3的包括MEMS芯片分选器和插入器的MEMS细胞分选系统中使用的示例性的一次性盒的侧视图；图5b是该示例性的一次性盒的端视图；图6是可在图3的包括MEMS芯片分选器和插入器的MEMS细胞分选系统中使用的示例性的一次性盒的另一侧视图；图7是可与图4的一次性盒一起使用的示例性插入器的平面图；图8a是可与图4的一次性盒一起使用的示例性插入器的透视图，示出了面对盒侧；图8b是通道的横截面视图；图8c是通道的另一个实施例的横截面图示；图9是示例性插入器的正面侧的立体图；图10是示例性插入器的正面侧的立体图；图11是示例性插入器的正面侧的立体图；图12a是可产生磁场的靶标电磁铁的平面图，该磁场可将MEMS芯片分选器从第一位置（图1）致动至第二位置（图2）；图12b是磁体尖端的特写图；图12c是靶标电磁铁的透视图；图13示出了在MEMS细胞分选系统中使用的核酸酶的制造的示例性方法；图14显示了在重组埃布氏菌细胞的培养并通过凝胶电泳（SDS-PAGE）进行重组核酸酶的表达之后的蛋白质的分析；图15显示了在通过凝胶电泳（SDS-PAGE）进行纯化后的核酸酶的数据；图16示出了重组核酸酶相比于可商购的阳离子依赖性核酸酶的活性；图17示出了重组核酸酶相比于可商购的阳离子依赖性核酸酶的活性；图18示出了重组核酸酶活性的温度相关性；图19示出了重组核酸酶活性对pH的相关性。应当理解，附图不一定按比例绘制，并且相似的数字可以指代相似的特征。具体实施方式描述了用于从流体流中的非靶材料中分选靶颗粒的一种方法，该方法使用微制造（MEMS）的可动阀或分选机构，其引导靶颗粒从试样输入通道进入分选通道，同时允许非靶材料流入废物通道。分选和废物两种通道都通往单独的各自的储器，即分选储器和废物储器，并且被储存在那里，直到去除。分选储器、试样储器和废物储器，连同MEMS芯片分选器一起，可以被容纳在塑料的一次性盒中。在流体被从这些储器收集之后，该盒可以随后被丢弃。这允许大大降低在试样之间对系统消毒的负担。该系统和方法还可以具有在成本、性能、速度和复杂性方面的显著优势。该系统还可以在其处理细胞时轻柔得多，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过在硅衬底的表面上微制造的细胞分选阀从试样中分选靶细胞和非靶细胞的方法，所述细胞分选阀带有从所述细胞分选阀引出的微制造的通道，其中所述细胞分选阀将靶颗粒从非靶材料中分离；包含试样储器、分选储器和废物储器的一次性盒；其中所述试样在包括核酸酶的缓冲剂中提供。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.05 US 61/9484931.一种用于通过在硅衬底的表面上微制造的细胞分选阀从试样中分选靶细胞和非靶细胞的方法，所述细胞分选阀带有从所述细胞分选阀引出的微制造的通道，其中所述细胞分选阀将靶颗粒从非靶材料中分离；包含试样储器、分选储器和废物储器的一次性盒；其中所述试样在包括核酸酶的缓冲剂中提供。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核酸酶是阳离子非依赖性的。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述核酸酶是阳离子非依赖性的，并且所述缓冲剂含有能够与阳离子形成络合物的螯合剂。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核酸酶是阳离子依赖性的。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述核酸酶是DNA酶。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述核酸酶是非特定性的。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，插入器提供了在所述硅衬底中的微制造通道与所述一次性盒中的储器之间的流体连通。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述插入器提供了在所述一次性盒中的分选储器与所述硅衬底中的分选通道之间的分选流体路径，在所述一次性盒中的废物储器与废物通道之间的废物流体路径，以及在试样通道与试样储器之间的试样流体路径。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述插入器的通道设在底...

【专利技术属性】
技术研发人员：T许贝尔，S美天施，V纳勒，
申请(专利权)人：美天施生物科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE