用于微流体测定的装置、方法和试剂盒制造方法及图纸

提供了用于确定微流体装置内的溶解氧水平的方法、系统和试剂盒。微流体装置可以适用于细胞培养。该方法、系统和试剂盒还可以用于确定生物微物体群中的耗氧水平。特别地，本公开的方法、系统和试剂盒依赖于使包含染料和供应的氧分压的流体介质流入微流体装置中持续一时间段，其中，由染料发射的荧光基于染料附近的氧的能用性而改变；获取室内的受关注区域的荧光图像；以及将受关注区域的荧光图像的荧光与参考相关联，以确定受关注区域中观察到的氧分压。氧分压。氧分压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于微流体测定的装置、方法和试剂盒
相关申请
[0001]本申请要求2020年8月31日提交的题为“用于坞内测定的方法、系统和试剂盒”的美国临时申请No.63/072,849和2021年8月20日提交的题为“用于微流体测定的装置、方法和试剂盒”的美国临时申请No.63/235,660的优先权，出于所有目的，这些申请中的每个都通过全文引用并入本文。

技术介绍

[0002]耗氧水平可能与细胞群的健康、活力和/或生产率相关。因此，测量培养系统内的氧水平和/或监测细胞耗氧量以评估这些参数可能是至关重要的。然而，目前的微流体细胞培养系统通常不提供测量氧水平或监测耗氧量的能力。因此，需要用于测量氧水平的系统和方法，包括允许在多个位置或甚至在整个这样的微流体细胞培养系统中测量氧水平的方法。还需要用于监测在这种微流体装置中培养的细胞的耗氧量的系统和方法。此外，大多数微流体装置使用能渗透氧的材料构造，这可能降低氧消耗水平测量的准确性。因此，需要基本上不透氧的微流体装置。

技术实现思路

[0003]在一个方面，提供了一种确定设置在微流体装置内的介质中的氧水平的方法，所述微流体装置包括流动区域和与流动区域流体耦接的一个或多个室。根据各种实施方案，所述方法包括：使包含染料和供应的氧分压的流体介质流入微流体装置中持续一时间段，其中，由染料发射的荧光基于染料附近的氧的能用性(availability)而改变；获取流动区域或一个或多个室内的受关注区域(area of interest，AOI)的荧光图像；以及将在AOI的荧光图像中检测到的荧光与参考相关联，以确定AOI中观察到的氧水平(例如，分压)。根据各种实施方案，所述方法还包括：确定设置在一个或多个室中的一个室内的生物微物体或生物微物体群(例如，克隆群)的耗氧水平。根据各种实施方案，所述方法还包括：将所确定的耗氧水平与阈值进行比较；以及如果所确定的耗氧水平高于阈值，则选择生物微物体或生物微物体群(例如，克隆群)。根据各种实施方案，所述方法还包括：至少部分地基于所确定的耗氧水平，预测从生物微物体或生物微物体群扩增的生物微物体的扩增群的生产率水平。根据各种实施方案，所述方法还包括：确定室中存在的生物微物体的数量，其中，预测的生产率水平至少部分地基于室中所确定的生物微物体的数量。根据各种实施方案，所述方法还包括：将预测的生产率水平与阈值进行比较；以及如果预测的生产率水平高于阈值，则选择生物微物体或生物微物体群(例如，克隆群)。根据各种实施方案，将所选的生物微物体或生物微物体群从微流体装置中移除(例如，导出)，并且任选地进行培养以产生扩增的生物微物体群。根据各种实施方案，扩增的生物微物体群在从微流体装置导出后至少部分地扩增(例如，在宏观规模培养装置中)。
[0004]在另一方面，提供了一种确定生物微物体或生物微物体群的耗氧水平的方法。根据各种实施方案，所述方法包括：将生物微物体或生物微物体的克隆群设置在包括流动区
域的微流体装置的室中，其中，室流体连接到流动区域；使包含染料和供应的氧分压的流体介质流入微流体装置中持续一时间段，其中，由染料发射的荧光基于染料附近的氧的能用性而改变；获取流动区域和/或室内的受关注区域的荧光图像；将在受关注区域的荧光图像中检测到的荧光与参考相关联，以确定受关注区域中观察到的氧水平(例如，分压)；以及确定设置在室内的生物微物体或生物微物体群的耗氧水平。
[0005]在另一方面，提供了一种选择生物微物体或生物微物体群的方法。根据各种实施方案，所述方法包括：将生物微物体或生物微物体的克隆群设置在包括流动区域的微流体装置的室中，其中，室流体连接到流动区域；使包含染料和供应的氧分压的流体介质流入微流体装置中持续一时间段，其中，由染料发射的荧光基于染料附近的氧的能用性而改变；获取流动区域和/或室内的受关注区域的荧光图像；将在受关注区域的荧光图像中检测到的荧光与参考相关联，以确定受关注区域中观察到的氧水平(例如，分压)；确定设置在室内的生物微物体或生物微物体群的耗氧水平；以及如果所确定的耗氧水平高于阈值，则选择生物微物体或生物微物体群。
[0006]在另一方面，提供了一种预测从生物微物体或生物微物体的克隆群扩增的生物微物体群的生产率水平的方法。根据各种实施方案，所述方法包括：将生物微物体或生物微物体的克隆群设置在包括流动区域的微流体装置的室中，其中，室流体连接到流动区域；使包含染料和供应的氧分压的流体介质流入微流体装置中持续一时间段，其中，由染料发射的荧光基于染料附近的氧的能用性而改变；获取流动区域和/或室内的受关注区域的荧光图像；将在受关注区域的荧光图像中检测到的荧光与参考相关联，以确定受关注区域中观察到的氧水平(例如，分压)；确定设置在室内的生物微物体或生物微物体群的耗氧水平；以及预测从生物微物体或生物微物体的克隆群扩增的生物微物体的扩增群的生产率水平，其中，预测的生产率水平至少部分地基于所确定的耗氧水平。根据各种实施方案，微流体装置包括多个室，每个室流体连接到流动区域，其中，存在多个生物微物体和/或生物微物体群，生物微物体和/或生物微物体群中的每个设置在多个室的相应室内，并且其中，选择生物微物体或生物微物体群包括选择多个生物微物体和/或生物微物体群中的一个或多个。
[0007]关于前述方面和实施方案中的任一个，并且根据其各种实施方案，染料包括能溶解和能扩散染料。根据各种实施方案，染料包括钌络合物。根据各种实施方案，由染料发射的荧光在染料接近氧时被淬灭，并且在染料不接近氧时发荧光。根据各种实施方案，耗氧水平对应于观察到的氧分压与供应分压相比的降低。根据各种实施方案，流体介质以在介于0.1微升/秒与10微升/秒之间的范围内的流速流动。根据各种实施方案，在有氧条件下培养微流体装置的室中的生物微物体或生物微物体群，有氧条件包括使流体介质流过流体区域，其中，流体介质包括至少0.04巴的最小供应氧分压。根据各种实施方案，AOI设置在室内的一位置处，其中，在流动区域(例如，室流体连接的通道)中流动的流体介质的组分的转移由扩散主导。根据各种实施方案，AOI设置在流动区域(例如，通道)中，在靠近从室到流动区域的开口的位置处。根据各种实施方案，AOI不包含生物微物体。根据各种实施方案，流体介质包括液体介质、气态介质或其混合物。根据各种实施方案，使包含染料和供应的氧分压的流体介质流入微流体装置中包括交替地使液体介质流入微流体装置中和使包括供应的氧分压的气态介质流入微流体装置中。根据各种实施方案，介质包括用供应的氧分压饱和的液体介质。根据各种实施方案，将AOI的荧光图像的荧光与参考相关联以确定AOI处观察到
的氧分压包括识别将染料的荧光强度与供应的氧分压相关联的参考曲线上的荧光强度。根据各种实施方案，所述方法还包括构建将观察到的染料的荧光强度与供应的氧分压相关联的参考曲线。根据各种实施方案，构建参考曲线包括：使液体介质流过微流体装置的通道持续第一参考时间段，其中，液体介质包括染料和第一供应的氧分压；检测微流体装置的所选区域内的染料的第一荧光强度；使第二液体介质流过微流体装置的通道持续本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种确定设置在微流体装置内的介质中的氧水平的方法，所述微流体装置包括流动区域和与所述流动区域流体耦接的一个或多个室，所述方法包括：使包含染料和供应的氧分压的流体介质流入所述微流体装置中持续一时间段，其中，由所述染料发射的荧光基于所述染料附近的氧的能用性而改变；获取所述流动区域或一个或多个室内的受关注区域的荧光图像；以及将在所述受关注区域的所述荧光图像中检测到的荧光与参考相关联，以确定所述受关注区域中观察到的氧水平。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定设置在所述一个或多个室中的一个室内的生物微物体或生物微物体群的耗氧水平。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：将所确定的耗氧水平与阈值进行比较；以及如果所确定的耗氧水平高于所述阈值，则选择所述生物微物体或所述生物微物体群。4.根据权利要求2所述的方法，还包括：至少部分地基于所确定的耗氧水平，预测从所述生物微物体或所述生物微物体群扩增的生物微物体的扩增群的生产率水平。5.根据权利要求4所述的方法，还包括：确定所述室中存在的生物微物体的数量，其中，预测的所述生产率水平至少部分地基于所述室中所确定的生物微物体的数量。6.根据权利要求4所述的方法，还包括：将预测的所述生产率水平与阈值进行比较；以及如果预测的所述生产率水平高于所述阈值，则选择所述生物微物体或所述生物微物体群。7.一种确定生物微物体或生物微物体群的耗氧水平的方法，所述方法包括：任选地将生物微物体或生物微物体的克隆群设置在包括流动区域的微流体装置的室中，其中，所述室流体连接到所述流动区域；使包含染料和供应的氧分压的流体介质流入所述微流体装置中持续一时间段，其中，由所述染料发射的荧光基于所述染料附近的氧的能用性而改变；获取所述流动区域和/或所述室内的受关注区域的荧光图像；将在所述受关注区域的所述荧光图像中检测到的荧光与参考相关联，以确定所述受关注区域中观察到的氧水平；以及确定设置在所述室内的所述生物微物体或所述生物微物体群的耗氧水平。8.一种选择生物微物体或生物微物体群的方法，所述方法包括：任选地将生物微物体或生物微物体的克隆群设置在包括流动区域的微流体装置的室中，其中，所述室流体连接到所述流动区域；使包含染料和供应的氧分压的流体介质流入所述微流体装置中持续一时间段，其中，由所述染料发射的荧光基于所述染料附近的氧的能用性而改变；获取所述流动区域和/或所述室内的受关注区域的荧光图像；将在所述受关注区域的所述荧光图像中检测到的荧光与参考相关联，以确定所述受关
注区域中观察到的氧水平；确定设置在所述室内的所述生物微物体或所述生物微物体群的耗氧水平；以及如果所确定的耗氧水平高于阈值，则选择所述生物微物体或所述生物微物体群。9.一种预测从生物微物体或生物微物体的克隆群扩增的生物微物体群的生产率水平的方法，所述方法包括：任选地将生物微物体或生物微物体的克隆群设置在包括流动区域的微流体装置的室中，其中，所述室流体连接到所述流动区域；使包含染料和供应的氧分压的流体介质流入所述微流体装置中持续一时间段，其中，由所述染料发射的荧光基于所述染料附近的氧的能用性而改变；获取所述流动区域和/或所述室内的受关注区域的荧光图像；将在所述受关注区域的所述荧光图像中检测到的荧光与参考相关联，以确定所述受关注区域中观察到的氧水平；确定设置在所述室内的所述生物微物体或所述生物微物体群的耗氧水平；以及预测从所述生物微物体或所述生物微物体的克隆群扩增的所述生物微物体的扩增群的生产率水平，其中，预测的生产率水平至少部分地基于所确定的耗氧水平。10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述微流体装置包括多个室，每个室流体连接到所述流动区域，其中，存在多个生物微物体和/或生物微物体群，所述生物微物体和/或生物微物体群中的每个设置在所述多个室的相应室内，并且其中，选择所述生物微物体或所述生物微物体群包括选择所述多个生物微物体和/或生物微物体群中的一个或多个。11.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的方法，其中，所述染料包括钌络合物。12.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的方法，其中，所述受关注区域设置在所述室内的一位置处，其中，在所述流动区域中流动的所述流体介质的组分的转移由扩散主导。13.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的方法，其中，使包含所述染料和所述供应的氧分压的所述流体介质流入所述微流体装置中包括交替地使液体介质流入所述微流体装置中和使包括所述供应的氧分压的气态介质流入所述微流体装置中。14.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括构建将观察到的所述染料的荧光强度与供应的氧分压相关联的参考曲线。15.根据权利要求14所述的方法，其中，构建所述参考曲线包括：使液体介质流过所述微流体装置的所述通道持续第一参考时间段，其中，所述液体介质包括所述染料和第一供应的氧分压；检测所述微流体装置的所选区域内的所述染料的第一荧光强度；使第二液体介质流过所述微流体装置的所述通道持续第二参考时间段，其中，所述第二液体介质包括所述染料和第二供应的氧分压；检测所述微流体装置的所选区域内的所述染料的第二荧光强度；以及将所述第一荧光强度和所述第二荧光强度中的每个分别与所述第一供应的氧分压和所述第二供应的氧分压相关联。16.根据权利要求14所述的方法，其中，构建所述参考曲线还包括使包括在连续时间点的连续供应的氧分压和所述染料的液体介质流动；在所述连续时间点检测所述染料的连续荧光强度；以及将每个荧光强度与供应的氧分压相关联。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法还包括检测与至少三个、四个、五个或更多个供应的氧分压相关联的荧光强度。18.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的方法，其中，所述微流体装置包括多个室，并且其中，所述方法还包括：将所述生物微物体群引入所述多个室中。19.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括在多个时间戳处获取多个荧光图像，并将每个荧光图像的相应荧光相关联，以确定在相应时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
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：