用于包封和测定细胞的方法技术

在生物科学和相关领域中，在隔离的情况下研究细胞是有用的，以便可以在异质细胞混合物中标识具有独特和期望的特性的细胞。本文公开的过程和方法提供将细胞包封在微流体装置内并分析包封的细胞。除其他好处外，包封可以促进对产生关注的分泌物的细胞的分析，否则这些分泌物会迅速扩散开或与其他细胞的分泌物混合。合。合。

【技术实现步骤摘要】
用于包封和测定细胞的方法
本申请是中国申请号为202080048197.X(对应于PCT国际申请号PCT/US2020/030846)、申请日为2020年4月30日、专利技术名称为“用于包封和测定细胞的方法”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2019年4月30日提交的题为“METHODS FOR ENCAPSULATING AND ASSAYING CELLS(用于包封和测定细胞的方法)”的第62/841,229号美国临时申请和2019年5月21日提交的题为“METHODS FOR ENCAPSULATING AND ASSAYING CELLS(用于包封和测定细胞的方法)”的第62/850,557号美国临时申请的权益，其每个公开内容通过引用整体合并在本文中。

技术介绍

[0002]在生物科学和相关领域中，在隔离的情况下研究细胞是有用的，以便可以在异质细胞混合物中标识具有独特和期望的特性的细胞。本公开的一些方面和实施例包括用于将细胞包封(encapsulate)在微流体装置内并测定(assay)包封的细胞的过程和方法。除其他好处外，包封还可以促进对产生关注的分泌物的细胞的分析，否则这些分泌物会迅速地扩散开来或与其他细胞的分泌物混合。

技术实现思路

[0003]在第一方面中，提供了一种用于将细胞包封在微流体装置中的过程，该微流体装置具有围栏，该围栏包括通道和多个腔室，多个腔室中的每个腔室具有将腔室流体连接到通道的开口(例如，单个开口)，其中，形成靠近通向多个腔室中的每个腔室的开口的通道的表面的至少一部分可以包括疏水涂层，所述过程包括：用第一水性介质填充微流体装置的围栏中的通道和多个腔室；将第一细胞置于多个腔室中的第一腔室中；将第二细胞置于多个腔室中的第二腔室中；以及使与水不混溶的流体介质流入通道中，基本上置换通道中的所有第一水性介质，而基本上不置换多个腔室中的腔室中的第一水性介质，从而可逆地将第一细胞和第二细胞包封在它们相应的腔室中。
[0004]在一些实施例中，靠近并围绕通向多个腔室中的每个腔室的开口的所有通道表面可以包括疏水涂层。在一些其他实施例中，在通向多个腔室中的每个腔室的开口的10微米内的所有通道表面可以包括疏水涂层。
[0005]在一些变型中，疏水涂层可具有约45度至约100度的接触角度。在一些实施例中，疏水涂层可以共价结合到形成靠近通向多个腔室中的每个腔室的开口的通道的表面的至少一部分。
[0006]在一些变型中，与水不混溶的流体介质可包括烷烃、氟代烷烃、油、疏水聚合物或其任意组合。
[0007]在一些变型中，该过程还可以包括：将与水不混溶的流体介质吸出通道。在一些实施例中，将与水不混溶的流体介质吸出通道的速率可以处于0.01μl/sec和1.0μl/sec或在
0.01μl/sec至1.0μl/sec之间。在一些实施例中，吸出与水不混溶的流体介质还可以包括：随后将第二水性介质吸入到通道中。在一些变型中，第二水性介质可包括表面活性剂。
[0008]在一些变型中，形成多个腔室中的每个腔室的表面的至少一部分可以包括疏水涂层，并且腔室表面的具有疏水涂层的所述至少一部分可以位于通向通道的开口附近，其中，该过程还可以包括：在多个腔室中的每个腔室中生成与水不混溶的流体介质的包封层，其中，多个腔室中的每个腔室的包封层紧邻通道定位并且与腔室中的第一水性介质共享界面，以将腔室中的第一水性介质与通道中存在的介质(例如，第二水性介质、空气、CO2、另一种气体或不同的与水不混溶的流体介质)分离(例如，隔离)。在一些实施例中，靠近并围绕多个腔室中的每个腔室的开口的所有腔室表面可包括疏水涂层。在一些其他实施例中，在多个腔室中的每个腔室的开口的10微米内的所有腔室表面可以包括疏水涂层。在一些变型中，通道表面的疏水涂层可以与腔室表面的疏水涂层相同。
[0009]在一些变型中，多个腔室中的每个腔室的包封层可具有约5微米至约50微米的平均厚度。
[0010]在一些实施例中，该过程还可以包括：选择其中布置有细胞的第一腔室和第二腔室中的一个(或多个)；以及移除由与水不混溶的流体介质在通向选择的腔室的通道的开口处形成的包封层，从而产生解包封的腔室。在一些实施例中，选择性地移除包封层可以包括：在腔室内产生气泡(例如，靠近包封层产生气泡)。在一些变型中，产生气泡可以包括：将激光引导到腔室的基部的内表面上靠近第一水性介质与与水不混溶的流体介质之间的界面的位置。
[0011]在一些变型中，该过程还可包括：使第三水性介质流入通道中。第三水性介质可以包括试剂(例如，测定试剂或裂解试剂(例如，第三水性介质可以是裂解缓冲液))或输出缓冲液。
[0012]在一些变型中，该过程还可包括：将捕获珠粒(例如，结合生物材料的珠粒，诸如非特异性捕获珠粒、抗原特异性捕获珠粒、酶捕获珠粒或核酸捕获珠粒)置于第一腔室和第二腔室之一或两者中。在一些变型中，该过程还可以包括：从解包封的腔室中释放(unpen)捕获珠粒(例如，以及进一步分析结合到捕获珠粒的材料)；以及可选地，从微流体装置输出捕获珠粒(例如，以及进一步分析结合到捕获珠粒的材料)。
[0013]在一些变型中，将第一细胞和第二细胞置于第一腔室和第二腔室中可以包括：使含有细胞的水性介质流入微流体装置的通道中，该含有细胞的水性介质包括多个细胞；以及从微流体装置的通道中的含有细胞的水性介质中的多个细胞中选择第一细胞和第二细胞，以将其分别置于第一腔室和第二腔室中的每一个中。在一些实施例中，可以使用DEP力(例如，光致动DEP力)分别将选定的第一细胞和第二细胞从通道单独地移动到第一腔室和第二腔室。
[0014]在一些实施例中，多个腔室中的每个腔室可以是隔绝坞，其具有通向通道的单个开口并且可以包括隔离区域(例如，具有单个开口)和将隔离区域流体连接到通道的连接区域。在一些变型中，每个隔绝坞的连接区域可以包括通向通道的近端开口和通向隔离区域的远端开口，连接区域的近端开口具有范围从约20微米至约100微米的宽度W
con
，并且其中，连接区域从近端开口到远端开口的长度L
con
可以是连接区域的近端开口的宽度W
con
的至少1.0倍。在一些实施例中，每个隔绝坞的近端开口处的宽度W
con
可为约20微米至约60微米，或
约30微米至约90微米。在一些实施例中，连接区域的长度L
con
可以是宽度W
con
的至少1.5倍。在一些其他实施例中，连接区域的长度L
con
可以是宽度W
con
的至少2.0倍。在一些实施例中，连接区域的长度L
con
可以在约20微米至约500微米之间。
[0015]在一些变型中，通道(例如，具有基本均匀的宽度的通道)的宽度W
ch
与多个腔室中的每个腔室的开口的宽度W
op
(或每个隔绝坞的连接区域的近端开口的宽度W
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于将细胞包封在微流体装置中的方法，其中所述微流体装置包括围栏，所述围栏包括通道和第一腔室，所述第一腔室具有将所述第一腔室流体连接到所述通道的开口，其中，形成所述通道的表面的靠近通向所述第一腔室的开口的至少一部分和/或形成所述第一腔室的表面的靠近所述通道的至少一部分包括第一疏水涂层，所述方法包括：用第一水性介质填充所述微流体装置的围栏中的通道和所述第一腔室；将第一微物体置于所述第一腔室中；以及使与水不混溶的流体介质流入所述通道中，置换通道中的基本上所有第一水性介质，而基本上不置换所述第一腔室中的第一水性介质，从而将所述第一微物体可逆地包封在所述第一腔室中。2.根据权利要求1所述的方法，其中，靠近并围绕通向所述第一腔室的开口的所有通道表面包括所述第一疏水涂层。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在通向所述第一腔室的开口的10微米内的所有通道表面包括所述第一疏水涂层。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一疏水涂层具有约45度至约100度的接触角度。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一微物体配置为表达关注的分子或报告分子。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述关注的分子是小分子、碳水化合物、肽、蛋白质、或核酸。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一微物体是生物细胞或珠粒。8.根据权利要求1所述的方法，还包括将第一二微物体置于所述第一腔室中。9.根据权利要求8所述的方法，还包括监测所述第二微物体的生物活性。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二微物体是生物细胞或珠粒。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二微物体是捕获珠粒，其中所述捕获珠粒被配置为结合生物材料。12.根据权利要求1所述的方法，还包括向所述第一腔室添加测定介质和/或测定试剂。13.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述与水不混溶的流体介质吸出所述通道。14.根据权利要求13所述的方法，其中，吸出所述与水不混溶的流体介质还包括：随后将第二水性介质吸入到所述通道中。15.根据权利要求13所述的方法，其中，靠近并围绕所述第一腔室的开口的所有腔室表面包括所述第一疏水涂层，所述方法还包括：在所述第一腔室中生成与水不混溶的流体介质的包封层，其中，所述第一腔室中的与水不混溶的流体介质的包封层紧邻所述通道定位并且与该第一腔室中的所述第一水性介质共享界面，以将该第一腔室中的所述第一水性介质与所述通道中存在的介质分离。16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述第一腔室的开口的10微米内的所有腔室表面包括所述第一疏水涂层。17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一腔室中的与水不混溶的流体介质的包封层具有约5微米至约50微米的平均厚度。18.根据权利要求15所述的方法，还包括：
移除在通向所述通道的开口处的所述第一腔室中的与水不混溶的流体介质的包封层，从而产生解包封的腔室。19.根据权利要求18所述的方法，还包括：使第三水性介质流入所述通道中，其中，所述第三水性介质包括测定试剂、裂解试剂、或输出缓冲液。20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，所述第一腔室包括形成所述第一腔室的多个表面，其中，多个表面中的至少一个腔室表面包括亲水涂层。21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述亲水涂层包括多个第二共价结合的表面修饰，每一个第二共价结合的表面修饰包括第二链接基团和第二部分，其中，所述第二部分是极性的。22.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，所述第一疏水涂层包括第一共价结合的表面修饰，该第一共价结合的表面修饰包括：第一链接基团和第一部分，其中，所述第一部分是非极性的。23.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，所述与水不混溶的流体介质是烷烃、氟代烷烃、油、疏水聚合物或其任意组合。24.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，所述微流体装置还包括第二腔室，所述第二腔室具有将所述第二腔室流体连接到所述通道的开口，其中，形成所述通道的表面的靠近通向所述第二腔室的开口的至少一部分和/或形成所述第二腔室的表面的靠近所述通道的至少一部分包括第二疏水涂层，其中所述方法还包括：用第一水性介质填充所述微流体装置的围栏中的所述第二室；以及将第二细胞置于所述第二腔室中；其中使与水不混溶的流体介质流入所述通道中并且基本上置换通道中的所有第一水性介质基...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：伯克利之光生命科技公司，
类型：发明
国别省市：