分选颗粒的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于分选颗粒的系统，其特征在于能够光学检测。所述系统包含能够分选颗粒的微流控装置，和驱动流体穿过所述微流控装置并响应于颗粒发出的光信号引起分选事件的仪器。本发明专利技术还涉及一种富集或分离包含已知核苷酸序列要素的核苷酸片段的方法，并且涉及一种试剂盒，其包含多个微流控装置和多种流体，所述多种流体被配置为与所述微流控装置一起用于分选乳液液滴。用于分选乳液液滴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分选颗粒的系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种通过可光学检测的特征分选颗粒(例如液滴)的系统。该系统包含能够分选颗粒的微流控装置(microfluidic device)，和驱动流体通过所述微流控装置并响应于颗粒所发出的光信号引起分选事件的仪器。
[0002]本专利技术还涉及富集或分离包含已知核苷酸序列要素(element)的核苷酸片段的方法。
[0003]此外，本专利技术涉及包含多个微流控装置和被配置与微流控装置一起用于分选乳液液滴(emulsion droplet)的多种流体的试剂盒。

技术介绍

[0004]欧洲专利EP 3 314 012 B1描述了一种高度有效的从混合DNA分子的样品富集一种或多种靶标DNA分子的体外方法。该方法依赖于将DNA样品分离到众多颗粒(液滴)中并且基于由液滴发出的光信号来物理选择液滴。可通过使用手动操作的微流控芯片或使用荧光激活细胞分选仪(FACS)来获得所述物理选择。在任一情况下选择是费时的，并且导致相对少的信号阳性(signal
‑
positive)的液滴。
[0005]为了改进富集的产率，本专利技术人着手开发一种自动化系统，其可在相对较短的时间内扫描并选择极大量的颗粒，同时避免FACS分选固有的样品颗粒损失。
[0006]先前已报道了可通过各种类型的微流控装置来分选各种类型的颗粒(细胞、液滴、液滴中夹带的颗粒等)。示例性装置或方法描述于EP 3 302 801、US 10,697,007、US 8,691,164和US 8,623,295中。
[0007]然而，这些似乎都不提供在相对较短的时间内分选极大量的颗粒，同时避免使用为获得有效分选而必需使颗粒间隔所需的大量缓冲液。
[0008]专利技术概述
[0009]达到解决方案的手段要意识到EP 3 314 012 B1的方法固有的颗粒(液滴)群体的特征在于非常少的阳性颗粒处在非常多的阴性颗粒之中。
[0010]此外，其它颗粒群体(例如孕妇血样中的胎儿细胞)的特征在于非常少的阳性颗粒处在非常多的阴性颗粒之中。
[0011]意识到这一点，本专利技术的专利技术人通过一种在液体介质中分选颗粒的系统解决了从大量的阴性颗粒中分选出相对少的荧光阳性颗粒的问题。该系统包含：包含至少一个微流控分选单元、至少一个检测区的微流控装置(卡盒)，和控制流体穿过卡盒的流动的仪器。
[0012]本专利技术特别适用于分选包含阳性颗粒和阴性颗粒的样品，其中阳性颗粒与阴性颗粒的比率(或预期比率)在约1:10mio(106)至约1:100的范围内，特别在约1:1mio至约1:1000的范围内。
[0013]图11示出本专利技术的系统。
[0014]在一个实施方案中，该系统包含多个(例如8个)单独的分选单元，并且被设计成响应于在分选接合部(junction)上游的进样通道中检测到阳性颗粒而改变穿过分选单元的
流速，从而允许在小于2小时内分选超过50mill(50
×
106)个颗粒，同时使分选期间的颗粒损失最少化并使缓冲液的使用最少化。
[0015]因此，根据本专利技术的第一方面，提供一种在液体介质中分选各种类型的颗粒(包括液滴)的系统。该系统包括含至少一个微流控分选单元的卡盒(cartridge)，其中单元包含：(i)用于将样品流体输送到分选接合部的至少一个进样通道[1]，其中所述样品流体包含待分选的阳性颗粒和阴性颗粒的混合物，(ii)用于将包含阳性颗粒的流体从分选接合部移除的至少一个微流控分选的阳性颗粒通道[4]，和(iii)用于将包含阴性颗粒的废物流体从分选接合部移除的至少一个微流控废物通道[5]，所述单元的特征在于至少三个微流控通道(i)、(ii)和(iii)在分选接合部交汇，
[0016]‑
所述卡盒还包含用于在分选接合部上游的进样通道(i)中检测阳性颗粒的至少一个检测区，以及
[0017]‑
控制流体穿过至少一个微流控分选单元的流动并响应于在分选接合部上游的进样通道中检测到阳性颗粒而调节进样通道中的颗粒流速的仪器。
[0018]本专利技术的第二方面是单独的微制造分选装置——卡盒，该卡盒适配于仪器但是可从仪器中移除。卡盒包含至少一个微流控分选单元，其为分选通路[15]的组成构件。典型地，卡盒包含两个或更多个分选通路，每个通路包含具有一定尺寸的孔/容器以便容纳分选所需的全部推动流体、间隔流体、悬浮颗粒的样品、废物颗粒和分选的阳性颗粒。
[0019]根据本专利技术的第三方面，提供一种仪器，其能够控制流体穿过至少一个微流控分选单元的流动，并且响应于在分选接合部上游的进样通道中检测到阳性颗粒而调节进样通道中的颗粒流速，并且包含形成2个线形(或长方形)检测区(上游和下游检测区)的光学系统。
[0020]根据本专利技术的第四方面，提供一种分选颗粒的方法，该方法包括使用所述系统。该方法包括以下步骤：
[0021]i.提供包含颗粒的样品流体，
[0022]ii.提供根据第二方面的微流控卡盒，其包含：包含一定体积的推动流体的供应孔或容器、包含一定体积的间隔流体的供应孔或容器以及包含一定体积的颗粒样品流体的供应孔或容器，
[0023]iii.将卡盒插入仪器中，
[0024]iv.在仪器上开始分选，和
[0025]v.在分选完成后，将分选的阳性颗粒转移至合适的容器中。
[0026]根据本专利技术的第五方面，提供一种从混合核酸分子的样品在体外富集一种或多种靶标核酸分子的方法，该方法包括以下步骤：
[0027]i.提供混合核酸分子的液体样品，该液体样品包含至少一种或多种特定靶标核酸分子和用于特异性检测至少一种所述靶标核酸分子的至少一种试剂，
[0028]ii.形成包含多个双乳液液滴的乳液，所述液滴各自包含来自所述液体样品的混合核酸分子，
[0029]iii.培育所述乳液液滴以便在含有至少一种特定靶标核酸分子的液滴中获得可检测的特异性反应，
[0030]iv.将已反应液滴加载到根据任何前述方面的分选液滴的系统中，
[0031]v.通过使用该系统分选微滴，
[0032]vi.将分选的液滴收集在合适的容器中，使分选的液滴聚结，和
[0033]vii.使来自步骤vi的聚结的选定液滴经受通用扩增程序。
[0034]根据本专利技术的第六方面，提供一种用于分选液滴和/或体外富集一种或多种靶标DNA分子的试剂盒，其包含：a)至少一个根据第二方面的卡盒；b)至少一个垫片，其用于使所述至少一个卡盒适配到分选颗粒的系统(特别是根据第一方面的系统)的仪器，以便获得卡盒的开口与该仪器的相应开口之间的必要紧密连接；和c)一瓶或多瓶的推动缓冲液和间隔缓冲液，它们的量足以进行由试剂盒的一个或多个卡盒所提供的分选次数。
[0035]本专利技术涉及包括上文和下文所述的装置和方法的不同方面。每个方面可产生结合一个或多个其它方面所述的益处和优点中的一个或多个。每个方面可具有一个或多个实施方案，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】1.一种用于在液体介质中分选颗粒的系统，其包含：
‑
包含至少一个微流控分选单元的卡盒，其中所述单元包含：(i)用于将样品流体输送到分选接合部的至少一个进样通道[1]，其中所述样品流体包含待分选的阳性颗粒和阴性颗粒的混合物，(ii)用于将包含阳性颗粒的流体从所述分选接合部移除的至少一个微流控分选阳性颗粒通道[4]，(iii)用于将包含阴性颗粒的废物流体从所述分选接合部移除的至少一个微流控废物通道[5]，和(iv)用于将推动流体输送到所述分选接合部的至少一个推动流体通道[3]，所述分选单元的特征在于至少四个微流控通道(i)、(ii)、(iii)和(iv)在所述分选接合部[2]交汇。
‑
所述卡盒还包含用于在所述分选接合部上游的所述进样通道(i)中检测阳性颗粒的至少一个检测区，以及
‑
控制流体穿过所述至少一个微流控分选单元的流动并响应于在所述分选接合部上游的所述进样通道中检测到阳性颗粒而调节所述进样通道中的颗粒流速的仪器。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个微流控分选单元[9]还包含：(v)在进样通道[1]中的置于分选接合部[2]上游的间隔流体通道[11]和间隔流体接合部[10]，其用于将间隔流体输送到包含待分选颗粒的样品流体中。3.根据权利要求2所述的系统，其包含至少两个独立的检测区，其中上游检测区[12]被置于间隔流体接合部[10]的上游，用于在颗粒到达间隔流体接合部[10]之前检测它们；并且其中下游检测区[13]被置于间隔流体入口的下游，用于在阳性颗粒进入分选接合部[2]之前检测它们。4.根据前述条款中任一项所述的系统，其中所述卡盒包含用于流体的一组孔或容器，其可容纳实现分选所需流体的全部体积，包括样品流体、废物流体和已分选的阳性颗粒流体。5.根据权利要求2
‑
4中任一项所述的系统，其包含通过响应于在所述分选接合部的上游检测到阳性颗粒而在间隔流体入口[18]上诱发气动力来引起分选事件的工具。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其包含在所述分选接合部的上游检测到阳性颗粒之后使所述进样通道中的颗粒流速暂时降低1秒钟或更短的工具。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述颗粒是液滴或细胞。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述推动流体和所述间隔流体都是水性流体。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其包含将可变的负压力施加到已分选阳性颗粒通道[4]和废物通道[5]的工具。10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述卡盒包含两个或更多个分选通路，并且其中所述两个或更多个分选通路被成对组织。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述至少一个检测区包含分选通路对的至少两个独立的颗粒进样通道的部分。12.根据权利要求10或11中任一项所述的系统，其中每对分选通路包含上游检测区[12]和下游检测区[13]。13.根据权利要求10至12中任一项所述的系统，其中所述仪器在所述上游检测区检测到来自分选通路对的两个独立的液滴进样通道的信号，并且其中所述两个进样通道中的每
一个均包含检测回路，并且其中所述两个检测回路具有不同的长度。14.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述下游检测区被设计成允许所述仪器检测是否发生了正确的分选。15.根据权利要求10至14中任一项所述的系统，其中所述两个或更多个分选通路被气动连接至同一压力供应。16.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述仪器除了被设计成适配卡盒、控制和驱动流体穿过卡盒之外，其还被设计成适配、控制和驱动流体穿过为产生单乳液液滴而制造的卡盒以及为产生双乳液液滴而制造的卡盒。17.一种卡盒，其包含如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：善普力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：