一种基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离装置和分离系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离装置和分离系统，属于磁分离装置技术领域。超顺磁纳米微粒分离装置包括分离柱和磁分离装置，分离柱包括分离柱柱体、进样管道和出样管道；分离柱柱体中填充有磁性颗粒材料。超顺磁纳米微粒分离装置或超顺磁纳米微粒分离系统在外泌体捕获的应用，基于微流控和磁分离相结合，利用柱体内磁性颗粒材料在高强度外加磁场的作用下形成梯度势能场，其远大于超顺磁纳米微粒标记抗体与外泌体结合物在柱内的动能，实现磁分离过程的稳定性及有效性，利用外泌体表面蛋白分子抗体包被超顺磁纳米颗粒，极大增加了与外泌体的接触面积从而显著提高超顺磁纳米微粒的富集率和捕获外泌体的高效捕获。

A Superparamagnetic Nanoparticle Separation Device and System Based on Microfluidic Technology

The invention provides a superparamagnetic nanoparticle separation device and a separation system based on microfluidic technology, belonging to the technical field of magnetic separation devices. The superparamagnetic nanoparticle separation device consists of a separation column and a magnetic separation device. The separation column includes a separation column, a sampling pipe and a sampling pipe. The separation column is filled with magnetic particle materials. The application of superparamagnetic nanoparticle separation device or superparamagnetic nanoparticle separation system in the capture of exosomes. Based on the combination of microfluidic control and magnetic separation, the gradient potential energy field formed by the magnetic particle material in the column under the action of high intensity external magnetic field is much larger than the kinetic energy of the labelled antibody of superparamagnetic nanoparticle and the conjugate of exosome in the column, so as to realize the stability of the magnetic separation process. The superparamagnetic nanoparticles were coated with antibodies against exosome surface proteins, which greatly increased the contact area with exosomes, thus significantly increased the enrichment rate of superparamagnetic nanoparticles and the efficient capture of exosomes.

【技术实现步骤摘要】
一种基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离装置和分离系统
本专利技术属于磁分离装置
，具体涉及一种基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离装置和分离系统。
技术介绍
超顺磁纳米微粒是20世纪80年代出现的一种新兴材料，具有超顺磁性、单分散性好、磁饱和强度大、分离速度快等优点；在应用过程中，通常将抗体修饰在纳米磁微粒的表面，作为磁免疫亲和载体，在生化分析领域中得到了广泛的应用。前期，利用不同粒径的免疫磁珠对外泌体捕获性能进行评价，结果显示粒径为50nm以上的免疫磁珠的捕获性能远低于较小粒径的磁珠，因此利用以外泌体表面共有蛋白分子的抗体anti-CD63包被的超顺磁纳米微粒(直径为3～50nm)作为分离载体，最大限度增加了免疫磁珠与外泌体的接触面积，实现外泌体的高效捕获。但是直径为3～50nm的超顺磁纳米微粒富集难度大，不能实现高效回收捕获外泌体的超顺磁纳米微粒。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于一种基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离装置和分离系统，实现分离物的高效分离。本专利技术提供一种基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离装置，包括分离柱和磁分离装置，所述分离柱包括分离柱柱体、连接在所述分离柱柱体一端的进样管道和连接在所述分离柱柱体另一端的出样管道；所述分离柱柱体中填充有磁性颗粒材料。优选的，所述分离柱柱体的内径为1.0～10.0mm；所述分离柱柱体的外径为1.5～10.5mm；所述分离柱柱体的垂直高度为0.5～20.0cm。优选的，所述出样管道的内径为0.2～0.8mm；所述出样管道的外径为0.4～1.2mm；所述出样管道的长度为8～15cm。优选的，所述进样管道的内径为0.2～0.8mm；所述进样管道的外径为0.4～1.2mm；所述进样管道的长度为8～15cm。优选的，所述进样管道、出样管道或分离柱柱体的材料为聚四氟乙烯。优选的，所述磁性颗粒材料包括镍、铬、铁或铁氧化物磁性材料。优选的，所述磁性颗粒材料为球形磁性颗粒材料。优选的，所述球形颗粒的粒径为10～1000μm。本专利技术提供了一种基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离系统，包括所述超顺磁纳米微粒分离装置、精密微量注射泵和进样器。本专利技术提供的基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离装置，是镍颗粒填充的超顺磁纳米微粒的分离柱，基于微流控技术和磁分离技术相结合，利用柱体内磁性颗粒材料在高强度外加磁场的作用下形成梯度势能场，其远大于超顺磁纳米微粒-外泌体复合物在柱内的动能，实现磁分离过程的稳定性以及有效性从而提高超顺磁纳米微粒的富集率，进而提高超顺磁纳米微粒捕获目标物的回收率。本专利技术提供的基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离系统，在精密微量注射泵的精确流速控制下最大限度减少超顺磁纳米微粒-超顺磁纳米微粒-外泌体复合物的动能，使得外泌体的分离捕获效率得到显著提升。将本专利技术提供的超顺磁纳米微粒分离装置或所述的超顺磁纳米微粒分离系统用于外泌体捕获时，基于微流控技术和磁分离技术相结合，通过增强超顺磁纳米颗粒的磁场受力，提高磁分离过程的超顺磁纳米颗粒和磁性颗粒材料结合的稳定性以及有效性，同时本专利技术还利用以外泌体表面蛋白抗体包被的超顺磁纳米颗粒，最大限度增加了免疫磁珠与外泌体的接触面积，实现外泌体的高效捕获。实验证明，分离外泌体达到94％的回收率，同时具有较高精密度，最低检测限为2.63×105/μl个外泌体。附图说明图1为本专利技术基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离系统，其中图1-A为本专利技术所述分离系统中的精密微量注射泵和进样器实物图，图1-B为本专利技术提供的超顺磁纳米微粒分离装置的实物图和示意图；1精密微量注射泵，2进样器，3进样管道，4分离柱柱体，5出样管道；图2为实施例1中超顺磁纳米微粒分离装置柱体填充物镍粉的显微镜下结构图；图3为实施例3中基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离方法分离健康志愿者血清的外泌体WB结果图；图4为实施例3中基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离方法分离血清外泌体的电镜结果图，其中红色箭头标注的为外泌体，白色箭头标注的为本专利技术使用超顺磁纳米微粒；图5为实施例4中基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离方法结合化学发光免疫分析方法检测外泌体的校准曲线图；图6为实施例5中基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离方法结合化学发光免疫分析方法检测不同临床标本外泌体的结果图。具体实施方式本专利技术提供了一种基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离装置，包括分离柱(ExoNANO柱)和磁分离装置，所述分离柱包括分离柱柱体、连接在所述分离柱柱体一端的进样管道和连接在所述分离柱柱体另一端的出样管道；所述分离柱柱体中填充有磁性颗粒材料。在本专利技术中，本专利技术提供的超顺磁纳米微粒分离装置的实物图和示意图见图1-B。本专利技术提供的分离装置包括分离柱。所述分离柱包括分离柱柱体、进样管道和出样管道。所述分离柱柱体的内径优选为1.0～5.0mm，更优选为2～4mm，最优选为3mm。所述分离柱柱体的外径优选为1.5～5.5mm，更优选为2.5～4.5mm，最优选为3.5mm。所述分离柱柱体的垂直高度优选为1～8cm，更优选为2～7cm，最优选为5cm。所述分离柱柱体的材料为聚四氟乙烯。在本专利技术中，所述磁性颗粒材料优选为球形磁性颗粒材料。所述球形磁性颗粒材料的粒径优选为10～1000μm，更优选为100～800μm，最优选为500μm。所述磁性颗粒材料包括镍、铬、铁或铁氧化物磁性材料。所述磁性颗粒材料的填充度为100％。在本专利技术中，所述出样管道的内径优选为0.2～0.8mm，更优选为0.3～0.6密码，最优选为0.5cm。所述出样管道的外径优选为0.4～1.2mm，更优选为0.5～1.0mm，最优选为0.6mm。所述出样管道的长度优选为8～15cm，更优选为10～14cm，最优选为12cm。所述出样管道的材料优选为聚四氟乙烯。在本专利技术中，所述进样管道的内径优选为0.2～0.8mm，更优选为0.3～0.6密码，最优选为0.5cm。所述进样管道的外径优选为0.4～1.2mm，更优选为0.5～1.0mm，最优选为0.6mm。所述进样管道的长度优选为8～15cm，更优选为10～14cm，最优选为12cm。所述进样管道的终端为进样口。所述进样管道、的材料优选为聚四氟乙烯。在本专利技术中，所述分离柱柱体、进样管道和出样管道的内径、外径和长度的设置与分离时样品流速形成统一，有利于使分离载体充分暴露在强磁场力条件下，达到稳定高效富集的目的。在本专利技术中，本专利技术提供的磁分离装置包括磁分离架。本专利技术对所述磁分离架的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的磁分离架的来源即可。本专利技术提供了一种基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离系统，包括所述超顺磁纳米微粒分离装置、精密微量注射泵和进样器。在本专利技术中，所述超顺磁纳米微粒分离系统见图1。其中图1-A为精密微量注射泵和进样器的实物图。本专利技术对所述精密微量注射泵的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员所熟知的精密微量注射泵即可。在本专利技术实施例中，所述精密微量注射泵购买HarvardApparatus公司。所述进样器优选为注射器。所述注射器的规格优选为1～5ml，更优选为1ml。本专利技术对所述注射器的来源没有特殊限制，采用本领域所熟知的注射器即可。基于所述超顺磁纳米微粒分离装置或超顺磁纳米微粒分离系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离装置，其特征在于，包括分离柱和磁分离装置，所述分离柱包括分离柱柱体、连接在所述分离柱柱体一端的进样管道和连接在所述分离柱柱体另一端的出样管道；所述分离柱柱体中填充有磁性颗粒材料。

【技术特征摘要】
1.一种基于微流控技术的超顺磁纳米微粒分离装置，其特征在于，包括分离柱和磁分离装置，所述分离柱包括分离柱柱体、连接在所述分离柱柱体一端的进样管道和连接在所述分离柱柱体另一端的出样管道；所述分离柱柱体中填充有磁性颗粒材料。2.根据权利要求1所述的超顺磁纳米微粒分离装置，其特征在于，所述分离柱柱体的内径为1.0～5.0mm；所述分离柱柱体的外径为1.5～5.5mm；所述分离柱柱体的垂直高度为1～8cm。3.根据权利要求1所述的超顺磁纳米微粒分离装置，其特征在于，所述出样管道的内径为0.2～0.8mm；所述出样管道的外径为0.4～1.2mm；所述出样管道的长度为8～15cm。4.根据权利要求1所述的超顺磁纳米微粒分离装置，其特征在于，所述进样管道的内径为0.2～0.8m...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶志华，王艺芸，刘振平，戴伊蓓，刘伟伟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33