一种单细胞捕获通道及单细胞捕获芯片制造技术

本实用新型专利技术属于微通道流体控制领域，涉及一种单细胞捕获通道及单细胞捕获芯片，包括至少一个细胞捕获单元，所述细胞捕获单元包括主通道和捕获通道，所述主通道包括主流道以及分设在主流道两端的入口和出口，所述捕获通道包括细胞腔与连通腔，细胞腔与连通腔的连接位置处，细胞腔沿靠近该连接位置处的方向内径逐渐减小至与所述连通腔相同，形成呈半圆形或半椭圆形的收缩口，该收缩口为细胞捕获位点。本实用新型专利技术还包括上述单细胞捕获通道的芯片及其在单细胞分析中的应用方法。基于流体力学最小流阻原理，本实用新型专利技术的单细胞捕获通道无需复杂的集成，可快速高效地实现高通量的单细胞捕获，为单细胞原位分析提供了一个可行的分析平台。

【技术实现步骤摘要】
一种单细胞捕获通道及单细胞捕获芯片
本技术属于微通道流体控制领域，涉及一种单细胞捕获通道及单细胞捕获芯片。
技术介绍
细胞是构成生命体的基本单位，开展细胞的研究工作对疾病机理探究、药物研发以及疾病治疗具有重要意义。由于细胞间形态学与遗传学的异质性，基于细胞种群的研究会在一定程度上掩盖单个或少数细胞的某些重要生物学信息。单个细胞之间的显著差异存在于细胞的形态尺寸、基因组、转录组以及蛋白组等方面，而这些差别往往是肿瘤研究、干细胞生物学、免疫学及神经学中很多长期困惑人们的关键所在。单细胞分析可以精确的获取细胞个体之间的差异，有助于深入了解细胞异质性，获得有价值的生物学信息。在单细胞研究中，单个细胞内检测物浓度较低，为了得到具有统计学意义的数据，就需要获得数量足够多的单细胞并用于后续的单细胞分析。因此，如何快速高效获得高通量的单个细胞是进行单细胞分析的关键。微流控技术基于其结构的微型化、样品的微量化、流体的可控性以及分析的高通量性成为单细胞分析的一个重要平台，基于各种操作步骤的集成，该技术平台可同时完成单细胞的捕获及分析。目前单细胞捕获微流控芯片的几何结构尚且比较复杂，单细胞的捕获通量和捕获效率仍然存在着一定的不足之处。因此，本技术提出一种基于流体力学中最小流阻原理的单细胞捕获通道用于单细胞的捕获和原位精准分析。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种单细胞捕获通道、单细胞捕获芯片及其应用方法，通过设置在单细胞捕获通道内的细胞捕获位点实现单细胞捕获。为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种单细胞捕获通道，包括至少一个捕获单元，所述捕获单元包括主通道及捕获通道，所述主通道包括主流道以及分设在主流道两端的入口和出口，所述捕获通道包括细胞腔与宽度窄小的连通腔，所述细胞腔与所述连通腔的结合处内径由宽变窄，形成半圆形或半椭圆形的收缩区域，此收缩区域为细胞捕获位点。可选的，所述主流道包括第一弯折流道、第二弯折流道以及用于连通第一弯折流道与第二弯折流道的盘曲流道。可选的，所述第一弯折流道与第二弯折流道对称布置在盘曲流道的两侧，所述盘曲流道设置在第一弯折流道与第二弯折流道之间，整体捕获单元外部形状呈矩形。可选的，所述盘曲流道呈蛇形，带有至少一个拐点。可选的，所述捕获通道包括相互连通的细胞腔及连通腔，所述细胞腔与连通腔的连接平面为第一平面；所述连通腔在第一平面内的投影面积小于所述细胞腔在第一平面内的投影面积。可选的，所述细胞腔在水平面的投影为矩形或圆形结构，并通过圆弧与连通腔相连通。可选的，所述的捕获单元中捕获通道的细胞腔与主流道的第一弯折流道连通，捕获通道的连通腔与主流道的第二弯折流道连通。可选的，所述捕获单元为N个，呈线性布置，构成一级捕获流道；第N-1个捕获单元的第一弯折流道连通至所述一级捕获流道的入口，第N个捕获单元的第二弯折流道连通至所述一级捕获流道的出口，其中，N≥2且N为正整数。可选的，流道上可布置多个并联的所述一级捕获流道，所有一级捕获流道的第一个捕获单元的入口相连通汇聚成总入口，所有一级捕获流道的最后一个捕获单元的出口相连通汇聚成总出口。可选的，所述单细胞捕获通道由热弹性聚合物、热塑性聚合物以及玻璃材质制成单细胞捕获芯片。可选的，所述单细胞捕获通道通过微加工方法制成单细胞捕获芯片，微加工方法包括光刻、注塑及3D打印。一种单细胞捕获芯片，应用上述的单细胞捕获通道。可选的，基于流体力学最小流阻原理，所述单细胞捕获通道的主通道流阻大于捕获通道流阻。可选的，适用于核酸恒温和变温扩增。本技术的有益效果在于：本技术中主通道长度可通过盘曲流道的长度和数量进行调整，使主通道的流阻大于捕获通道流阻；本技术中盘曲流道结构避免了主通道长度过长造成通道所需面积的增加，缩小了芯片尺寸；本技术中任意数量的单细胞捕获区域可设置到所述单细胞捕获通道，实现高通道的单细胞捕获。本技术中细胞的动态捕获、定位以及分析等操作单元集成到构建的单细胞捕获芯片上，有利于单细胞分析操作的连续性和一体化。本技术中单细胞捕获芯片基于通道内的表面增强拉曼基底，对单细胞拉曼光谱的进行原位检测。本技术中单细胞捕获芯片基于水凝胶固化或油包水的液滴形成独立的微反应单元，对单细胞进行基因变异检测。本技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本技术的实践中得到教导。本技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作优选的详细描述，其中：图1为本技术中单细胞捕获芯片的整体结构示意图；图2为本技术中捕获单元的整体结构示意图；图2A为本技术中捕获单元的结构示意图；图2B为主通道的结构示意图；图2C为捕获通道的结构示意图；图3为本技术中单细胞捕获通道的整体结构示意图；图4为本技术中单细胞捕获通道内流体速度的仿真分析图；图5为优化值时每个细胞捕获位点的体积流率比；图6为本技术中多个一级捕获流道并联结构的示意图；图7为本技术中单细胞捕获通道的延伸结构示意图；图8为本技术中单细胞捕获通道的延伸结构示意图；图9为细胞捕获位点捕获的单细胞；图10为K562细胞拉曼光谱图；图11为SW480细胞的KRAS基因突变检测荧光图；图12为HCC-827细胞的EGFR基因突变检测荧光图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本技术的限制；为了更好地说明本技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单细胞捕获通道，其特征在于，包括至少一个捕获单元，所述捕获单元包括主通道及捕获通道，所述主通道包括主流道以及分设在主流道两端的入口和出口，所述捕获通道包括细胞腔与宽度窄小的连通腔，所述细胞腔与所述连通腔的结合处内径由宽变窄，形成半圆形或半椭圆形的收缩区域，此收缩区域为细胞捕获位点。/n

【技术特征摘要】
1.一种单细胞捕获通道，其特征在于，包括至少一个捕获单元，所述捕获单元包括主通道及捕获通道，所述主通道包括主流道以及分设在主流道两端的入口和出口，所述捕获通道包括细胞腔与宽度窄小的连通腔，所述细胞腔与所述连通腔的结合处内径由宽变窄，形成半圆形或半椭圆形的收缩区域，此收缩区域为细胞捕获位点。


2.如权利要求1中所述的单细胞捕获通道，其特征在于，所述主流道包括第一弯折流道、第二弯折流道以及用于连通第一弯折流道与第二弯折流道的盘曲流道。


3.如权利要求2中所述的单细胞捕获通道，其特征在于，所述第一弯折流道与第二弯折流道对称布置在盘曲流道的两侧，所述盘曲流道设置在第一弯折流道与第二弯折流道之间，整体捕获单元外部形状呈矩形。


4.如权利要求2中所述的单细胞捕获通道，其特征在于，所述盘曲流道呈蛇形，带有至少一个拐点。


5.如权利要求1中所述的单细胞捕获通道，其特征在于，所述捕获通道包括相互连通的细胞腔及连通腔，所述细胞腔与连通腔的连接平面为第一平面；所述连通腔在第一平面内的投影面积小于所述细胞腔在第一平面内的投影面积。


6.如权利要求5中所述的单细胞捕获通道，其特征在于，所述细胞腔在水平面的投影为矩形或圆形结构，并通过圆弧与连通腔相连通。


7.如权利要求1中所述的单细胞捕获通道，其特征在于，所述的捕获单元中捕获通道的细胞腔与主流...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆，孙献歌，王柳，任晓东，苏宁，李文满，郭利芳，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军特色医学中心，
类型：新型
国别省市：重庆;50