微流体细胞装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了微流体细胞装置及其使用方法，具体公开了使用微流体装置以快速方式浓缩细胞、更换缓冲液、基于大小分选细胞和/或分离特定类型细胞的系统和方法。细胞流入支柱的矩阵中，其中，支柱在腔室中沿着对角线分布。细胞以侧向方式朝向腔室的一侧偏转，并且在离开腔室时被收集。室时被收集。室时被收集。

【技术实现步骤摘要】
微流体细胞装置及其使用方法
分案申请
[0001]本专利技术为申请日为2019年01月10日、申请号为201980008123.0、名称为“微流体细胞装置及其使用方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术属于细胞浓缩领域，提供了微流体装置，其尤其可用于根据尺寸和可变形性来浓缩细胞和/或分离细胞。

技术介绍

[0003]
技术介绍
描述包括可用于理解本专利技术所述的系统和方法的信息。这不是承认本专利技术提供的任何信息是现有技术，或者任何具体或隐含引用的出版物是现有技术。
[0004]从患者获得的生物样品在相对大体积的流体中含有多种不同类型的细胞。通常，需要浓缩细胞、更换缓冲液或浓缩特定类型的细胞，以便进行各种生物学测定或以其它方式研究细胞。然而，目前用于进行这些类型的方法的技术通常依赖于重型设备如离心机，利用涉及透析或离子交换的耗时测定，需要多步骤复杂方法，或使细胞在下游生物测定中失去功能。另外，这些方法通常需要相对大的样品尺寸并且具有低的细胞回收率。
[0005]在一些情况下，样品可以含有多种细胞类型，包括但不限于红细胞、白细胞和各种其它细胞组分(例如，循环肿瘤细胞(CTC)、转移性细胞、正常细胞等)。分离特定的细胞类型，例如CTC可能是困难的，特别是当这些细胞相对于其它更丰富的细胞类型以低频率存在时。例如，据估计，每十亿个正常细胞或血细胞在血液样品中存在约一个CTC。
[0006]目前从血液样品中分离细胞群的方法可包括诸如荧光激活细胞分选、磁激活细胞分选或免疫磁性胶体分选的技术。这些方法费力，需要操作者专业知识，可能导致显著的细胞损失(差的回收率)和/或实施起来昂贵。分离细胞群的其它技术缺乏分离特异性，例如电荷流分离。需要快速和容易地浓缩细胞并基于大小分离细胞的新技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术公开了用于使用微流体装置操纵细胞的各种系统和方法。本技术允许快速浓缩细胞、基于大小或大小范围分离细胞、缓冲液更换、添加标记等，并且这些技术可以整合到其他工作流程中。本专利技术提供了更换缓冲液并实现高细胞恢复率的新技术。这些技术允许在细胞以低频率存在于溶液中时浓缩细胞，以及从大小不同的细胞的样品中分离特定大小或大小范围的细胞。例如，用于从样品中浓缩细胞的系统和方法可用于从血液样品中分离肿瘤细胞，而用于基于大小分离细胞的系统和方法可用于将活化的T细胞与非活化的T细胞分离。在一些方面，所述装置是可手动操作的。在其它方面，所述装置是自动化或部分自动化的。
[0008]在一个方面，提供了微流体装置，包括：用于引入包含细胞的溶液的输入机构；与所述输入机构流体连通的微流体腔室，其中，所述微流体腔室包括多排支柱，其中，每排包
括沿着具有斜率的线分布的多个支柱，其中，相对于微流体腔室的侧面确定斜率；以及与微流体腔室流体连通的至少两个输出机构。通常，第一输出机构具有比第二输出机构大的横截面积。
[0009]还提供了用于经由输入机构将包含细胞的溶液引入微流体腔室的方法，其中，所述腔室与所述输入机构流体连通；施加压力以使细胞流过微流体腔室，其中，微流体腔室包括多排支柱，其中，每排包括沿着具有斜率的线分布的多个支柱，并且其中，相对于微流体腔室的侧面确定斜率；通过所述多排支柱将所述细胞偏转至所述腔室的一侧，以消耗从离开第一输出机构的溶液中的细胞，并富集离开第二输出机构的溶液中的细胞，其中，所述第二输出机构具有比所述第一输出机构更小的横截面积。
[0010]因此，在一个方面，施加压力以使细胞流过支柱矩阵并朝腔室的一侧侧向偏转，导致细胞浓度的局部增加。浓缩的细胞通过输出机构离开腔室，并被收集。在另一方面，施加压力以使细胞流动通过支柱矩阵，其中，大于截止尺寸的细胞被保留在路径中，而小于截止尺寸的细胞经由支柱之间的间隙进入相邻排。较大尺寸的细胞通过输出机构离开腔室并被收集；较小尺寸的细胞通过另一个输出机构离开腔室，并且也可以被收集。
[0011]本专利技术实施例的优点包括高通量、浓缩细胞的高产量、流速独立性、关于浓缩或分离不同大小的细胞的可配置性(通过改变支柱之间的间隙和/或每个支柱的斜度/旋转和/或每个支柱的形状/几何形状、支柱的旋转和支柱的间距)以及与手动或自动操作的兼容性。通常，在正常的层流条件下，微流体装置在细胞浓缩和细胞大小分离的情况下的性能与流量无关。在不同流速下，装置性能是相似的，但可能取决于鞘
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样品(sheath
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to
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sample)的流速比。因此，细胞将侧向(laterally)地朝向腔室的一侧偏转，而与流体流过微流体装置的速率无关。另外的优点包括能够以低成本制造微流体装置。在一些实施方案中，包含细胞的溶液可被装载到注射器中，并且注射器可连接到微流体装置的输入机构。注射器的操作者手动按压柱塞(例如，手动注射)以使含有细胞的溶液流过装置。此外，本专利技术公开的实施方案不依赖于复杂的技术(例如，离心机、磁力等)来实现细胞浓缩。在一些实施方案中，微流体装置是一次性装置。在其它实施方案中，注射到微流体装置中的溶液体积范围为1mL至10mL或更多。
[0012]本主题的各种目的、特征、方面和优点将从以下优选实施例的详细描述中变得更加明显。定义
[0013]本专利技术所用的术语“抗体”通常指免疫球蛋白分子和免疫球蛋白分子的免疫活性部分或其片段，即含有免疫特异性结合抗原(例如，在细胞表面上)的抗原结合位点的分子。除非上下文另有说明，否则术语“抗体”包括但不限于抗体的所有同种型和亚型(例如IgA、IgD、IgE、IgG、IgM等)、免疫球蛋白分子的任何类别(例如IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA1和IgA2)或亚类，以及其所有活性片段(具有免疫活性)。还应理解，任何重链(例如IgA、IgD、IgE、IgG、IgM)可与任何轻链(例如κ或λ形式)配对。
[0014]抗体还包括但不限于单克隆抗体、多克隆抗体、人抗体、人源化抗体、鼠抗体、缀合抗体(例如，与化疗剂、放射性核素、与另一种蛋白质等)、合成抗体、双特异性抗体、嵌合抗体、单链抗体、由Fab表达文库产生的抗体片段和由mRNA展示或噬菌体展示产生的抗体片段。抗体还包括但不限于单价免疫球蛋白(例如IgG)和片段，例如F(ab
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)2、Fab2、Fab
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、Fab、
Fv、单链Fv(scFv)、scFv
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Fc、VhH、二硫键连接的Fvs(sdFv)等或其任何活性片段。
[0015]在一些实施方案中，抗体用比色探针、荧光标记、化学发光标记或放射性标记进行标记，并与包含细胞的溶液一起孵育。多种技术适于检测抗体与底物的结合(https://www.rndsystems.com/resources/protocols/detection
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流体装置，包括：用于引入包含细胞的第一溶液的输入机构；与所述输入机构流体连通的微流体腔室，其中，所述微流体腔室包括多排支柱，其中，至少一排支柱包括沿着相对于所述微流体腔室对角线方向的线分布的多个支柱；其中，每个支柱被排列在相对于所述微流体腔室一侧的旋转位置，以便使得其相对于所述微流体腔室的一侧具有1至89度之间的旋转角(φ)；至少一个第一输出机构和一个第二输出机构，其中，所述第一输出机构和所述第二输出机构与所述微流体腔室流体连通。2.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，对于至少一排，多个支柱中的每个支柱沿着所述线按间距排列，以使所述细胞侧向朝向所述腔室的一侧偏转；或者对于至少一排，多个支柱中的每个支柱沿着所述线按间距排列，以将大于特定尺寸的细胞保留在路径内。3.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，所述旋转角是相对于所述微流体腔室的一侧以逆时针方向限定的，其中，所述旋转角为：(a)15至55度之间；(b)25至45度之间；(c)30至40度之间；或者(d)35度。4.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，对于至少一排，多个支柱中的每个支柱沿着所述线以均匀间隔的间距设置。5.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，多排的每排包括沿着相对于所述微流体腔室对角线方向的线分布的多个支柱，并且每排沿着垂直于所述腔室侧面的轴线以规则间隔的间距设置，并且多排支柱中相邻的排被配置以使得细胞在多个相邻排的支柱之间的路径中流动。6.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，所述多个支柱的每个支柱的长度为：(a)比每个支柱的宽度大1.1至10倍；(b)比每个支柱的宽度大1.1至5倍；(c)比每个支柱的宽度大2至4倍；或者(d)比每个支柱的宽度大3至4倍。7.一种使用微流体装置浓缩细胞的方法，包括：其中，通过输入机构将包含细胞的第一溶液引入微流体腔室，其中，所述腔室与所述输入机构流体连通；施加压力以使包含所述细胞的所述溶液流过所述微流体腔室，其中，所述微流体腔室包括多排支柱，其中，每排支柱包括沿着相对于微流体腔室对角线方向的线分布的多个支柱；其中，每个支柱被排列在相对于所述微流体腔室一侧的旋转位置，以便使得其相对于所述微流体腔室的一侧具有1至89度之间的旋转角(φ)；和通过多排支柱将所述细胞偏转到所述微流体腔室的一侧，以消耗离开第一输出机构的溶液中的细胞，并富集离开第二输出机构的溶液中的细胞。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述旋转角是相对于所述微流体腔室的一侧以逆时针方向限定的，其中，所述旋转角是：(a)15至55度之间；(b)25至45度之间；(c)30至40度之间；或者(d)35度。9.根据权利要求7所述的方法，其中，对于每一排，所述多个支柱中的每个支柱沿着所述线以均匀间隔的间距设置，和/或其中，每排沿着垂直于所述微流体腔室一侧的轴线以规则间隔的间距设置。10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述细胞沿着相邻排的支柱之间的路径流动。11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述多个支柱的每个支柱的长度为：(a)比每个支柱的宽度大1.1至10倍；(b)比每个支柱的宽度大1.1至5倍；(c)比每个支柱的宽度大2至4倍；或者(d)比每个支柱的宽度大3至4倍。12.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：引入以下的一项或多项：(i)通过第二输入机构将第二溶液的结合分子引入所述微流体腔室；和(ii)通过第三输入机构将第三溶液引入所述微流体腔室；使细胞偏转：(i)使用成排的支柱将细胞偏转到第二溶液中；或(ii)使用成排的支柱将所述细胞朝向所述结合分子偏转，其中，所述结合分子附着在细胞表面；并且使用成排的支柱将附着于所述结合分子的细胞偏转，可选地进入所述第三溶液中；和收集：(i)与结合分子结合的细胞，所述细胞可选地悬浮在第三溶液中，其通过第二输出机构离开所述微流体腔室；或(ii)悬浮于所述第三溶液中的细胞，其通过所述第二输出机构离开所述腔室。13.根据权利要求7所述的方法，其中，相邻支柱之间的间隙距离被配置为允许小于阈值的细胞进入相邻路径，并保留大于阈值的细胞，或所述间隙距离被配置为保留用于转染...

【专利技术属性】
技术研发人员：YC，
申请(专利权)人：纳诺卡夫公司，
类型：发明
国别省市：