【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高通量磁性细胞分选装置和分选方法，属于磁分选领域。
技术介绍
1、细胞分选在生物医学和临床治疗中起着重要作用，如何高效、准确地从样品中移除背景细胞，并捕获富集目标细胞是后续对其进行分析检测的重要前提。磁分选法通过施加磁场对不同磁性的细胞进行分选富集，因操作简单、高特异性以及分选细胞生物学性状与功能不受影响的优势发展迅速。磁分选法的灵敏度取决于目标细胞的磁性和磁性组件的磁场强度，磁性较大的细胞在小磁场中便可产生大磁矩，通常与开放的梯度磁场结合使用，如由放置在细胞分选通道外的小型永磁体产生的磁场；磁性较小的细胞则需要高梯度磁分离场(hgms)，如磁激活细胞分选(macs)分选柱和浸入细胞悬浮液中的铁磁材料细线产生的磁场。
2、磁分选法主要根据细胞本身的磁性或者通过磁性标记所赋予的磁性来进行分选，而细胞本身的磁性往往很弱。人体内普通的红细胞(rbc)通常是弱抗磁性的，当红细胞血红蛋白中的铁与氧结合时，化学键具有共价键的性质，相反，当血红蛋白脱氧时，铁具有离子性质，并带有相应的不成对电子，使血红蛋白具有顺磁性。当血红蛋白被化学氧化(methb)时，如亚硝酸钠等化学物质，血红蛋白也会产生类似的顺磁特性，可以利用这种微弱的顺磁性来对其进行分选和富集。另外，脾红髓和肝巨噬细胞、人外周血单核细胞等也存在有磁性的部分。
3、针对弱磁性细胞，目前的磁分选方法主要利用hgms以“间歇式模式”运行，并且难以放大也实现不了对不同磁性细胞的高通量定量分级。这种hgms场通常是通过外部磁场下的易磁化金属丝网和磁性微球
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种基于“开放梯度”磁场的高通量、高纯度和高回收率的磁性细胞分选装置和分选方法。
2、技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供的高通量磁性细胞分选装置，包括圆柱形的海尔贝克阵列磁性组件、垂直贯穿于海尔贝克阵列磁性组件的环形分流通道以及分别设置在环形分流通道两端的入口歧管和出口歧管；所述海尔贝克阵列磁性组件的中空区域具有梯度磁场，所述梯度磁场的磁感线集中在放置环形分流通道的中心孔区域，中心孔区域的场强沿半径方向向内线性递减，中心孔区域的中心点的场强为零；所述环形分流通道由空心圆柱壳和垂直贯穿于空心圆柱壳内部的实心杆组成，细胞溶液在空心圆柱壳和实心杆的间隙内部进行分选。
3、其中，所述线性递减的方程为y＝-kx+b，其中y为空心圆柱壳内壁的磁场强度，k为磁场梯度，x为距空心圆柱壳内壁的距离；所述空心圆柱壳内壁的磁场为0.6t-1.5t，磁场梯度为250t/m-600t/m。
4、其中，所述入口歧管上设置有鞘液入口、样品溶液入口和上分流器，将鞘液和样品溶液灌入装置内。
5、其中，所述出口歧管上设置有磁性目标出口、其它背景物出口和下分流器，用于收集分选后的细胞。
6、其中，所述上分流器位于空心圆柱壳和实心内杆之间的孔隙内部。
7、其中，所述实心内杆和空心圆柱壳都采用低磁导率的铝制成，避免影响海尔贝克阵列磁体组件的磁场分布。
8、其中，所述和空心圆柱壳的材料表面经过超亲水处理，防止磁性目标物的粘连和损失，提高回收率。
9、其中，所述高通量磁性细胞分选装置还包括连接鞘液入口的注射泵、连接磁性目标出口的出口泵和连接其它背景物出口的出口泵。
10、本专利技术还提供了一种利用所述的高通量磁性细胞分选装置分选磁性细胞的方法，包括以下步骤：
11、(1)将载体溶液通过磁性目标出口泵入空心圆柱壳和实心杆之间的通道，使通道充满溶液；
12、(2)注射泵和两个出口泵同时启动，待流体系统稳定后，将鞘液继续泵入鞘液入口，样品溶液进入样品入口，进行分选，磁性目标细胞和其他细胞分别从磁性目标出口和其它背景物出口流出；
13、(3)分选结束后，利用注射泵高流速冲洗通道，从磁性目标出口收集磁性细胞。
14、此外，由于化学氧化后的rbc已经是目前所知磁性极小的细胞，因此，本专利技术装置可分选任意磁性大于化学氧化后的rbc的磁性细胞。
15、其中，步骤(1)中所述待分离的样品溶液可以包括天然磁性细胞溶液和经磁性颗粒、胶体或分子标记后带有磁性的其他细胞溶液。
16、其中，所述天然磁性细胞包括红细胞、脾红髓、肝巨噬细胞或人外周血单核细胞。
17、本专利技术提供的基于“开放梯度”磁场的连续分选装置，可以对高铁血红蛋白红细胞(methb rbc)等弱磁性细胞进行分选和富集，其磁场和流场可以建模和预测，从而灵活地控制实验条件。通过不需要与样品溶液直接接触的特殊磁铁组件在细胞流动通道内构建了高场强高梯度磁场，通道内目标磁性细胞受磁力作用要么附着在通道壁面上，要么从特定出口流出，避免了堵塞的风险，实现弱磁性细胞高通量、高纯度和高回收率的连续分选。
18、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：1、本专利技术使用的磁体组件利用海尔贝克八级磁铁阵列构建了一个具有高场强和高梯度的磁场区域，可实现对弱磁性细胞的分选；2、环形分流通道相对常见的矩形流道没有侧壁效应，增加了分辨率和准确度；3、超高精度3d打印机(精度为10μm以上)打印成型的出入口歧管在出入口和分离区提供了更好的流动特性，将溶液转变为稳定的、周向均匀的层流环状流，提高了分选过程的精度；4、系统磁场和流场可建模和预测，针对不同的磁性目标细胞可灵活控制实验条件；5、该方法能够同时满足弱磁性细胞分选在高通量、高纯度和高回收率三个指标的需求，实现对弱磁性细胞(特别是天然弱磁性细胞)的高效富集。
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1.一种高通量磁性细胞分选装置，其特征在于，包括中空的圆柱形的海尔贝克阵列磁性组件(9)、垂直贯穿于海尔贝克阵列磁性组件(9)的环形分流通道(8)以及分别设置在环形分流通道(8)两端的入口歧管(6)和出口歧管(7)；所述海尔贝克阵列磁性组件(9)的中空区域具有梯度磁场，所述梯度磁场的磁感线集中在放置环形分流通道的中心孔区域，中心孔区域的磁场强度沿半径方向向内线性递减，中心孔区域的中心点的场强为零；所述环形分流通道(8)由空心圆柱壳(11)和垂直贯穿于空心圆柱壳(11)内部的实心杆(10)组成。
2.根据权利要求1所述的高通量磁性细胞分选装置，其特征在于，所述线性递减的方程为y＝-kx+b，其中y为空心圆柱壳(11)内壁的磁场强度，k为磁场梯度，x为距据空心圆柱壳(11)内壁的距离；所述y为0.6T-1.5T，k为250T/m-600T/m。
3.根据权利要求1所述的高通量磁性细胞分选装置，其特征在于，所述入口歧管(6)上设置有鞘液入口(12)、样品溶液入口(13)和上分流器(17)。
4.根据权利要求1所述的高通量磁性细胞分选装置，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的高通量磁性细胞分选装置，其特征在于，所述上分流器(17)位于空心圆柱壳(11)和实心内杆(10)之间的孔隙内部。
6.根据权利要求1所述的高通量磁性细胞分选装置，其特征在于，所述实心内杆(10)和空心圆柱壳(11)都采用低磁导率的铝制成。
7.根据权利要求1所述的高通量磁性细胞分选装置，其特征在于，所述实心内杆(10)和空心圆柱壳(11)的材料表面经过超亲水处理。
8.根据权利要求1所述的高通量磁性细胞分选装置，其特征在于，所述高通量磁性细胞分选装置还包括连接鞘液入口(12)的注射泵(1)、连接磁性目标出口(14)的出口泵(2)和连接其它背景物出口(15)的出口泵(3)。
9.一种利用权利要求1～8任一项所述的高通量磁性细胞分选装置分选磁性细胞的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高通量磁性细胞分选装置，其特征在于，包括中空的圆柱形的海尔贝克阵列磁性组件(9)、垂直贯穿于海尔贝克阵列磁性组件(9)的环形分流通道(8)以及分别设置在环形分流通道(8)两端的入口歧管(6)和出口歧管(7)；所述海尔贝克阵列磁性组件(9)的中空区域具有梯度磁场，所述梯度磁场的磁感线集中在放置环形分流通道的中心孔区域，中心孔区域的磁场强度沿半径方向向内线性递减，中心孔区域的中心点的场强为零；所述环形分流通道(8)由空心圆柱壳(11)和垂直贯穿于空心圆柱壳(11)内部的实心杆(10)组成。
2.根据权利要求1所述的高通量磁性细胞分选装置，其特征在于，所述线性递减的方程为y＝-kx+b，其中y为空心圆柱壳(11)内壁的磁场强度，k为磁场梯度，x为距据空心圆柱壳(11)内壁的距离；所述y为0.6t-1.5t，k为250t/m-600t/m。
3.根据权利要求1所述的高通量磁性细胞分选装置，其特征在于，所述入口歧管(6)上设置有鞘液入口(12)、样品溶液入口(13)和上分流器(17)。
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