微纳颗粒物纯化制造技术

本申请涉及一种微纳颗粒物纯化

【技术实现步骤摘要】
微纳颗粒物纯化、富集、检测系统及方法


[0001]本申请涉及细胞研究方法学与医疗器械领域，特别是指一种微纳颗粒物纯化
、
富集
、
检测系统及方法
。

技术介绍

[0002]液体活检技术是一种利用人体体液
(
如血液
、
尿液
、
唾液等
)
作为样本来源，检测和获取相关疾病
(
如肿瘤
)
的信息的技术
。
它具有无创性
、
方便性
、
实时性等优点，被认为是肿瘤诊断和治疗的未来方向
。
[0003]目前，在临床研究中，液体活检技术主要包括游离循环肿瘤细胞
(CTC)
检测
、
循环肿瘤
DNA(ctDNA)
检测
、
外泌体及循环
RNA(cfRNA)
检测等
。
这些技术可以提供对肿瘤基因组的综合描述，发现肿瘤内异质性和基因突变，评估肿瘤大小
、
预后和耐药性，以及指导个性化治疗
。
[0004]然而，液体活检技术也面临着一些挑战，如血浆游离循环肿瘤细胞
(CTC)
数量较少，循环肿瘤
DNA(ctDNA)
中水平过低
、
外泌体种类和尺寸复杂难以区分
。
对于这些特异性的微纳生物颗粒物的富集与检测是许多基础生物医学研究/>、
疾病诊断以及医疗仪器开发等领域广泛关注的核心问题
。
如何利用各种物理场直接将目标分子聚集在一个特定的局部区域，是人们研究的热点
。
[0005]由于病原体，外泌体等微纳生物颗粒物富集的尺寸范围很大，直接利用物理场
(
例如电场，光镊
、
热场等
)
富集，需要在局部产生非常大的场强，因此，对大部分操作存在较大的局限性
。
另外，目前的一种主流方法是利用微纳米颗粒材料作为中间载体，以对复杂的病原体，外泌体等微纳生物颗粒物进行特异性提纯，然后对纳米尺寸的颗粒载体进行操作，从而实现对目标生物分子的操作
。
但是，这种方式增加了操作流程的复杂性
。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术的以上问题，本申请提供了一种微纳颗粒物纯化
、
富集
、
检测系统及方法，以实现在不借助中间载体的情况下对各种尺寸的微生物提纯富集以及检测的目的
。
[0007]为达到上述目的，本申请第一方面提供了一种微纳颗粒物纯化
、
富集
、
检测系统，包括：微流道
、
纯化装置
、
富集装置与检测装置；
[0008]所述微流道具有入口，通过所述入口使包含目标微纳生物颗粒物的溶液进入所述微流道中；
[0009]所述纯化装置为纯化型超高频体声波谐振器，其设置于所述微流道的一个壁上，用于发射传向所述微流道对侧壁的体声波，根据所述体声波在液体中产生声流体通道，通过所述声流体通道对溶液中的微纳生物颗粒物进行筛分
、
纯化，获得目标微纳生物颗粒物；
[0010]所述富集装置为富集型超高频体声波谐振器，其设置于所述微流道的一个壁上，用于发射传向所述微流道对侧壁的体声波，根据所述体声波在液体中产生声流体势阱，通过所述声流体势阱对所述目标微纳生物颗粒物进行富集；
[0011]所述检测装置，用于对富集的所述目标微纳生物颗粒物进行检测
。
[0012]由上，本申请中的纯化装置和富集装置采用了不同类型的超高频体声波谐振器，其可以发射超高频体声波，产生声流体通道和势阱，通过声辐射力和声流体力作用，能够有效地操控溶液中的纳米颗粒物的移动位置和方向，并且能够通过二者力的配合有效地实现对纳米颗粒物的定点捕获，并且可以对已经纯化好的微纳米生物颗粒进行富集和检测
。
[0013]为达到上述目的，本申请第二方面提供了一种微纳生物颗粒物纯化
、
富集
、
检测方法，包括：
[0014]对包含目标微纳生物颗粒物的溶液进行特异性标记，获得特异性标记后的包含目标微纳生物颗粒物的溶液；
[0015]将所述特异性标记后的包含目标微纳生物颗粒物的溶液通过微流道的入口注入所述微纳颗粒物纯化
、
富集
、
检测系统，通过纯化装置对溶液中的微纳生物颗粒物进行纯化，获得目标微纳生物颗粒物，并且通过富集装置产生的声流体势阱对所述目标微纳生物颗粒物进行富集；
[0016]或，
[0017]将包含目标微纳生物颗粒物的溶液通过微流道的入口注入所述微纳颗粒物纯化
、
富集
、
检测系统，通过纯化装置对溶液中的微纳生物颗粒物进行筛分
、
纯化，获得目标微纳生物颗粒物，并且通过富集装置产生的声流体势阱对所述目标微纳生物颗粒物进行富集
、
捕获；
[0018]将含有特异性标记物的缓冲液通过所述微流道的入口注入所述微纳颗粒物纯化
、
富集
、
检测系统，对富集后的所述目标微纳生物颗粒物通过所述生物标志物进行特异性标记
。
[0019]由上，本申请中的纯化装置和富集装置采用了不同类型的超高频体声波谐振器，其可以发射超高频体声波，产生声流体通道和势阱，通过声辐射力和声流体力作用，能够有效地操控溶液中的纳米颗粒物的移动位置和方向，并且能够通过二者力的配合有效地实现对纳米颗粒物的定点捕获，通过对包含目标微纳生物颗粒物的溶液进行特异性标记，可以实现对颗粒物的光学检测
。
附图说明
[0020]图1是本申请实施例提供的一种微纳颗粒物纯化
、
富集
、
检测系统的结构示意图；
[0021]图2是特超声声波与流体耦合仿真示意图：
(a)
声辐射力方向及声压分布；
(b)
[0022]声流体涡旋场流速速度及大小分布；
[0023]图3是本申请实施例提供的一种超高频体声波谐振器的结构示意图；
[0024]图4是本申请实施例提供的一种超高频体声波谐振器的声波作用区域及涡旋通道的示意图；
[0025]图5是
SMR
器件在微通道约束下产生的速度分布
3D
模拟结果
。(a)
正交三维流速分布视图；
(b)
涡旋法线方向与横向流平行时流速分布；
(c)
涡旋法线方向与横向流垂直时流速分布；
[0026]图6是声流体势阱捕获不同尺寸纳米粒子实验图；
(a)300nm
；
(b)200nm
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种微纳颗粒物纯化
、
富集
、
检测系统，其特征在于，包括：微流道
、
纯化装置
、
富集装置与检测装置；所述微流道具有入口，通过所述入口使包含目标微纳生物颗粒物的溶液进入所述微流道中；所述纯化装置为纯化型超高频体声波谐振器，其设置于所述微流道的一个壁上，用于发射传向所述微流道对侧壁的体声波，根据所述体声波在液体中产生声流体通道，通过所述声流体通道对溶液中的微纳生物颗粒物进行筛分
、
纯化，获得目标微纳生物颗粒物；所述富集装置为富集型超高频体声波谐振器，其设置于所述微流道的一个壁上，用于发射传向所述微流道对侧壁的体声波，根据所述体声波在液体中产生声流体势阱，通过所述声流体势阱对所述目标微纳生物颗粒物进行富集；所述检测装置，用于对富集的所述目标微纳生物颗粒物进行检测
。2.
如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述纯化装置包括一个纯化型超高频体声波谐振器；或，所述纯化装置包括多个纯化型超高频体声波谐振器，依次设置于所述微流道的一个壁上
。3.
如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述富集装置包括一个富集型超高频体声波谐振器；或，所述富集装置包括多个富集型超高频体声波谐振器，依次设置于所述微流道的一个壁上
。4.
如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述包含目标微纳生物颗粒物的溶液为已经通过生物标记物标记过的溶液；所述检测装置具体用于：对标记且富集的所述目标微纳生物颗粒物进行检测
。5.
如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微流道的入口还包括生物标记物的入口，所述生物标记物的入口位于所述富集装置的安装位置之前或所述纯化装置的安装位置之前，用于通入生物标记物对所述目标微纳生物颗粒物进行标记
。6.
如权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述检测装置包括光学成像装置
、
数据采集装置和数据处理装置；所述光学成像装置位于所述声流体势阱上方，所述光学成像装置
、
所述数据采集装置和所述数据处理装置依次连接；所述光学成像装置用于：对标记且富集的所述目标微纳生物颗粒物进行光学成像，获得光学图像；所述数据采集装置用于：根据所述光学图像获得数字信号；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：段学欣，魏巍，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：