本发明专利技术公开了一种基于超声的流式细胞磁标记微装置，包括微流体芯片和超声装置，微流体芯片内部设有第一通道、第二通道、混合通道和标记通道，第一通道用于注入细胞悬浮液，第二通道用于注入磁性纳米颗粒溶液，第一通道和第二通道分别在微流体芯片的表面开设有注入口，第一通道和第二通道均连接于混合通道的流入端，混合通道的流出端连接于标记通道的流入端，标记通道的流出端在微流体芯片的表面开设有混合液出口，混合通道的通流面积小于标记通道的通流面积；超声装置包括容器以及设置于容器底部的超声换能器，超声换能器连接有匹配电路。本方案可以连续、快速、安全地连续批量地对细胞进行足量的磁标记，减少对细胞的活性和增殖功能影响。
【技术实现步骤摘要】
一种基于超声的流式细胞磁标记微装置
本专利技术涉及医疗器械
，尤其涉及一种基于超声的流式细胞磁标记微装置。
技术介绍
细胞疗法是精准治疗肿瘤的一种有前途的策略，但由于输注细胞的体内分布、迁移和靶向机制尚不清楚，并且输注细胞的有效性和安全性难以直接验证，因此在临床应用中仍然面临困难。为了解决上述问题，研究人员提出了磁性纳米颗粒(MNs)标记细胞的方法，以便使用磁共振成像(MRI)追踪磁标记的细胞。因此，细胞磁标记技术是用于细胞治疗和细胞示踪等领域的重要技术。但是，由于细胞膜对磁性纳米颗粒的非渗透性，将磁性纳米颗粒快速、安全和高效地加载到细胞中仍然是一个重大挑战。目前细胞磁标记的方法可分为三种：孵化法、电穿孔法和声穿孔法。其中，孵化法是装载磁性纳米颗粒的常规策略，将细胞与磁性纳米颗粒一起孵育，同时需要添加带正电的转染剂以促进磁性纳米颗粒跨细胞膜的转运。孵育方法很简单易行，但是非常耗时。此外，所使用的转染剂通常对细胞有毒因而不被建议使用。电穿孔法是一种施加高电场以瞬时增加细胞膜通透性，然后增加磁性纳米颗粒跨细胞膜进入细胞的方法。与孵育方法相比，电穿孔法的标记速度更快，因此可以在更短的时间内获得更好的磁性标记结果。声穿孔法是一种基于超声空化效应的方法，可以短暂、可逆地增加细胞膜的通透性，从而提高细胞对基因、药物和磁性纳米颗粒的摄取效率。与电穿孔法相比，声穿孔法不仅同样具有细胞标记时间短和细胞标记效率高的优点，而且对细胞损伤和死亡的范围通常小于电穿孔。因此，声穿孔可以实现相对更高的细胞活性。在目前的声穿孔法中，大多是将超声直接应用于试管中细胞与磁性纳米颗粒的混合物。因此，细胞不能被连续、批量地标记。近年来，微流体技术得到了快速发展，不仅可以通过精确地操作微细胞样品实现将物质装载到细胞中，而且可以连续、快速和高效地处理细胞样品。虽然基于超声的微流体技术在药物释放方面得到很大发展，但由于磁性纳米颗粒相对较大的尺寸和潜在的毒性，到目前为止，尚未有报道微流体技术应用于细胞磁标记的技术。因此，如何能够连续、快速、安全地将磁性纳米颗粒装载进细胞，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于超声的流式细胞磁标记微装置，可用于连续、快速、安全和高效地进行细胞磁标记，也可拓展用于细胞与药物或基因的装载用途。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种基于超声的流式细胞磁标记微装置，包括：微流体芯片，所述微流体芯片内部设有流体通道，所述流体通道包括第一通道、第二通道、混合通道和标记通道，所述第一通道用于注入细胞悬浮液，所述第二通道用于注入磁性纳米颗粒溶液，所述第一通道在所述微流体芯片的表面开设有细胞悬浮液注入口，所述第二通道在所述微流体芯片的表面开设有磁性纳米颗粒溶液注入口，所述第一通道的流出端和所述第二通道的流出端均连接于所述混合通道的流入端，所述混合通道的流出端连接于所述标记通道的流入端，所述标记通道的流出端在所述微流体芯片的表面开设有混合液出口，所述混合通道的通流面积小于所述标记通道的通流面积；超声装置，所述超声装置包括用于容纳所述微流体芯片和连接耦合剂的容器以及设置于所述容器底部的超声换能器，所述超声换能器连接有匹配电路。优选地，所述混合通道为特斯拉混合器结构。优选地，所述标记通道包括多段并列布置且首尾连通的直线通道。优选地，所述微流体芯片包括芯片本体和覆盖片，所述芯片本体的一侧表面设有凹陷的沟槽结构，所述覆盖片固定覆盖所述沟槽结构以形成所述流体通道，所述芯片本体的另一侧表面或所述覆盖片上开设有与所述流体通道连通的所述细胞悬浮液注入口、所述磁性纳米颗粒溶液注入口和所述混合液出口。优选地，所述芯片本体的材质为聚二甲基硅氧烷或有机玻璃，所述覆盖片为玻璃片。优选地，所述混合通道的最大通流面积为0.5mm×0.5mm，所述标记通道的最大通流面积为1.5mm×1.5mm。优选地，所述容器为开口式器皿，所述容器的底部开设有换能器安装孔，所述超声换能器密封连接于所述换能器安装孔中。优选地，所述开口式器皿为塑料皿。优选地，所述第一通道的数量为一条，所述第二通道的数量为两条。优选地，所述超声换能器的中心频率为1MHz。本专利技术的提供的一种基于超声的流式细胞磁标记微装置中，细胞悬浮液在微流体芯片上实现流式细胞，与磁性纳米颗粒溶液在微流体芯片汇合并在混合通道实现快速、均匀地混合，在标记区域与超声装置实现细胞磁标记。本专利技术具有以下有益效果：1)本方案结合超声技术和微流体技术，流式细胞的设计允许快速、有效地标记细胞，在两分钟内实现对流式细胞的磁标记，可以连续批量地对细胞进行足量的磁标记，并且实现较高的细胞平均载磁量；2)在线混合的设计可以安全地标记细胞，并使得芯片集成化程度提高，大大降低对细胞的活性和增殖功能影响，简化了细胞磁标记的操作，具有操作简便、效率高、安全性高的优点；3)此外，本专利技术微装置还可以拓展用于细胞与药物或基因的装载用途。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术具体实施例中的微流体芯片的通道结构示意图；图2为本专利技术具体实施例中的超声装置的结构示意图；图3为本专利技术具体实施例中的超声装置的纵向剖视图；图4为本专利技术具体实施例中的基于超声的流式细胞磁标记微装置的总体结构示意图；图5为本专利技术具体实施例中的基于超声的流式细胞磁标记微装置的纵向剖视图。图1至图5中：1-第一通道、11-细胞悬浮液注入口、2-第二通道、21-磁性纳米颗粒溶液注入口、3-混合通道、4-标记通道、5-混合液出口、6-微流体芯片、7-容器、8-超声换能器、9-连接耦合剂。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参照图1至图5，图1为本专利技术具体实施例中的微流体芯片的通道结构示意图；图2和图3分别为本专利技术具体实施例中的超声装置的结构示意图和纵向剖视图；图4为本专利技术具体实施例中的基于超声的流式细胞磁标记微装置的总体结构示意图；图5为本专利技术具体实施例中的基于超声的流式细胞磁标记微装置的纵向剖视图。本专利技术提供了一种基于超声的流式细胞磁标记微装置，包括：微流体芯片6和超声装置，其中，微流体芯片6内部设有流体通道，流体通道包括第一通道1、第二通道2、混合通道3和标记通道4，第一通道1用于注入细胞悬浮液，第二通道2用于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于超声的流式细胞磁标记微装置，其特征在于，包括：/n微流体芯片(6)，所述微流体芯片(6)内部设有流体通道，所述流体通道包括第一通道(1)、第二通道(2)、混合通道(3)和标记通道(4)，所述第一通道(1)用于注入细胞悬浮液，所述第二通道(2)用于注入磁性纳米颗粒溶液，所述第一通道(1)在所述微流体芯片(6)的表面开设有细胞悬浮液注入口(11)，所述第二通道(2)在所述微流体芯片(6)的表面开设有磁性纳米颗粒溶液注入口(21)，所述第一通道(1)的流出端和所述第二通道(2)的流出端均连接于所述混合通道(3)的流入端，所述混合通道(3)的流出端连接于所述标记通道(4)的流入端，所述标记通道(4)的流出端在所述微流体芯片(6)的表面开设有混合液出口(5)，所述混合通道(3)的通流面积小于所述标记通道(4)的通流面积；/n超声装置，所述超声装置包括用于容纳所述微流体芯片(6)和连接耦合剂(9)的容器(7)以及设置于所述容器(7)底部的超声换能器(8)，所述超声换能器(8)连接有匹配电路。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于超声的流式细胞磁标记微装置，其特征在于，包括：
微流体芯片(6)，所述微流体芯片(6)内部设有流体通道，所述流体通道包括第一通道(1)、第二通道(2)、混合通道(3)和标记通道(4)，所述第一通道(1)用于注入细胞悬浮液，所述第二通道(2)用于注入磁性纳米颗粒溶液，所述第一通道(1)在所述微流体芯片(6)的表面开设有细胞悬浮液注入口(11)，所述第二通道(2)在所述微流体芯片(6)的表面开设有磁性纳米颗粒溶液注入口(21)，所述第一通道(1)的流出端和所述第二通道(2)的流出端均连接于所述混合通道(3)的流入端，所述混合通道(3)的流出端连接于所述标记通道(4)的流入端，所述标记通道(4)的流出端在所述微流体芯片(6)的表面开设有混合液出口(5)，所述混合通道(3)的通流面积小于所述标记通道(4)的通流面积；
超声装置，所述超声装置包括用于容纳所述微流体芯片(6)和连接耦合剂(9)的容器(7)以及设置于所述容器(7)底部的超声换能器(8)，所述超声换能器(8)连接有匹配电路。
2.根据权利要求1所述的基于超声的流式细胞磁标记微装置，其特征在于，所述混合通道(3)为特斯拉混合器结构。
3.根据权利要求1所述的基于超声的流式细胞磁标记微装置，其特征在于，所述标记通道(4)包括多段并列布置且首尾连通的直线通道。
4.根据权利要求1所述的基于超声的流式细胞磁标记微装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁卫平，朱前威，邱本胜，李士博，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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