用微通道设备检测或分离靶分子制造技术

一种用于提取或分离体液或其它液体样品中的细胞的微流体装置，其所采用的流径中的直线液流被横置立柱图案结构打乱。流径中的众立柱占收集区的整个宽度，并在其上下表面之间延伸；立柱有具有弓形截面的直线表面，随机排列以破坏流线型液流。螯合剂，如抗体，通过亲水性涂层（优选含异硫氰酸酯基团的水凝胶或者ＰＥＧ或一定长度的聚甘氨酸）结合于收集区的整个表面，作为层流中断的结果，可高效地捕获细胞或其它靶生物分子并水平排出液体样品中的其余物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及靶分子的检测或分离，更具体涉及检测或分离所需耙细胞 或生物分子的装置或方法。
技术介绍
有效分离和收集异质细胞群中的稀有细胞仍然令人很感兴趣，因为对分离 细胞群用于疾病诊断和治疗(如基因治疗)以及基础科学研究的需求不断增长。 例如，可将正常较大细胞群中的病变细胞(如癌细胞)分离出来、然后将清除后 的细胞群再回输给病人。一种突出的需求是分离胎儿细胞以进行早期胎儿诊断，如在妊娠期间早期 筛选潜在的染色体异常；己经通过例如羊膜穿刺术或绒膜絨毛取样等方法获得 了胎儿细胞。尽管采用这种方法可获得有效量的胎儿细胞，例如能进行可靠的 诊断，但由于这种方法需要侵入子宫且通常只有在妊娠前三个月后才能进行， 因此尤其对胎儿而言具有风险。胎儿细胞会从胎儿进入母体血流从而也存在于母亲的血液循环中，尽管其 数量非常低；然而，这会导致胎儿细胞与母细胞的比例只有几个ppm的级别。 原则上，通过静脉刺穿获得的母血样品可用于胎儿诊断；然而，用这种方法从 大量母体细胞群中分离和收集稀少的胎儿细胞有一些重大挑战。从宫颈粘膜中 分离胎儿细胞时也存在这些挑战，从体液等物质中回收稀少的细胞以及检测和 分离仅以微小量存在的其他生物分子也会存在这些挑战。细胞检测和分离是生物医学和临床发展中的一个迅速成长的领域，分离复 杂细胞群中所需细胞亚组方法的改进拓宽了对相对均质和特性明确的细胞的 研究和应用。分离的细胞也广泛用于研究，例如测定药物或治疗对靶细胞群的 作用，研究生物学通路、分离和研究转化或修饰的细胞群等。目前的临床应用 包括，例如，分离造血干细胞以重建血细胞，特别是与损伤性化疗和放疗联用。细胞分离时通常将分子靶向具有特异性亲和配体的细胞表面以便将靶细胞 群有选择地、可逆地附连于固相。在随后的步骤中，通过洗涤除去非特异性吸附的细胞，然后释放耙细胞。这种特异性亲和配体可以是抗体、凝集素、受体 配体、或者是结合蛋白质、激素、碳水化合物或其他具有生物活性的分子的其 他配体。目前用来从大量无关(bystander)细胞群回收稀有细胞的方法之一是使用靶 细胞群选择性抗体涂布的聚苯乙烯巨珠。这种特异性抗体涂布的巨珠通常在重 力作用下在异源细胞群悬浮液中沉降，从而通过中途拦截捕获耙细胞。用柱从样品液中分离靶细胞时还使用其他物质，通常，选择进行分离的物 质类型将决定从样品液中分离何种目标以及最终如何分离。所述物质通常具有 以下特征，即所需目标与该物质的结合倾向通常不同于样品中其余组分的结合 倾向。用于细胞分离的一种柱型装置的离子可在1993年8月31日提交的美国 专利5,240,856中找到，其中，细胞与柱内基质结合。在1997年12月9日提 交的美国专利5,695,989中，柱被设计成作为软管，它可被挤压以便于除去结 合的细胞。1997年9月30日提交的美国专利5,672,481描述了一种在封闭无菌 情况下进行分离的装置，其中用一个硬质容器来收集、浓縮和转移。美国专利 5,763,194描述了一种细胞分离装置，其包括内表面附有配体的半透中空纤维阵 列。上述方法中存在许多问题和技术难题，且未被广泛使用，由于巨珠捕获方 法通常采用装在柱内的巨珠因此通常被称为柱方法。为使柱方法能广泛应用， 一个需要解决的主要障碍是非特异性结合造成的困难。而且，在这种柱分离方 法中采用巨珠来捕获靶细胞需要从液流中回收珠子，然后清洁，常用的清洁方 法是洗涤。在洗涤过程中，珠子可能丢失、损坏或聚集，从而不能有效收集靶 细胞。捕获剂，通常是特定靶细胞群的选择性抗体， 一般通过物理或化学方法附 于珠表面。与珠物理结合的捕获剂在转移和操作过程中可能会脱落或移位。然 而，如果它们是通过共价键牢固结合的，则捕获的细胞在洗涤过程中干脆会留 在珠上，因此在收集过程中不会被释放和回收。除了柱分离方法，现在开发了从不同细胞群(如体液中发现的细胞群等)中 分离耙细胞的其他方法。例如，美国专利公布2004/0142463提出了从母血等中 分离胎儿细胞的系统，其中，首先利用携带特异性结合元件的平板或其他固体支持物(包括柱)的表面分离不需要的血样组分；然后利用电穿孔等方法完成对 靶细胞的分离和分析。已公布的美国专利申请2004/038315描述了将可释放接头连接于毛细管内 腔表面来结合所需细胞，然后通过切割试剂释放，并回收细胞。已公布的美国 专利申请2002/132316通过采用移动的梯度光场利用微通道装置分离细胞群。 美国专利No.6,074,827公开了采用微流体(床)装置构成的富集通道，利用在 该通道中电泳来分离和鉴定样品中的特定核酸。还提到可任选利用抗体或其它 结合片段来保留所需的靶生物材料。美国专利6,432,630公开了采用一种微流 体系统，用于引导含生物颗粒的液体流过通道而被选择性偏流(收集)，表明可 利用该系统来分离母血样品中的胎儿细胞。K.Takahashi等，纳米生物科技杂志(7.Nanobiotechnologv). 2， 5(2004/6/13)(第 6页)公开了一种在芯片上分拣细胞的系统，此系统中有多个微流体入口通道通 向固定在玻璃平板上的PDMS板(用主铸模以光阻环氧树脂制作)中形成的中央 细胞分拣区。PDMS板中的琼脂凝胶电极通过施加静电作用力促使分离(去掉) 不需要的细胞，使这些细胞在流过会聚的短小细胞分选区时进入平行的缓冲液 连续液流中。也披露过采用立式过滤排列(post type filter arrangement)可物理性 捕获大的尘埃颗粒。美国专利6,454,924公开了微流体装置，其中可使含分析物的液体样品向下 流过其上顶部安置有样品表面的直立立柱，立柱上连接有捕获试剂，立柱侧表 面为疏水性因而有利于使液体在它们限定的通道中流动。已公布的国际申请WO 2004/029221公开了可用于细胞分离，如从母血中 分离胎儿红细胞的微流体装置。可将含有细胞的样品导入分离全血的微流动通 道装置中，此装置含有多个障碍物，其表面具有结合部分(如适合偶联于其上 的抗体)而能结合样品中的细胞。美国专利号6,344,326披露了具有多个富集通 道的微流体装置，结合元件如抗体在通道中与交联的玻璃丝等偶联以捕获感兴 趣的生物分子。美国专利No.5， 147， 607描述了将抗体固定在微通道中进行 免疫试验(如夹心试验)所用的装置。微通道中的凹陷区域可含有一组从通道底 面向上延伸的突出物，抗体即固定在其上。以上简述的参考文献表明，仍然在不断寻求改进分离或检测体液等中的细胞或其它生物材料的方法。 专利技术概述本专利技术披露了 一种随机化流动模式，尤其是由随机化流体多通道模式提供 的随机化流动模式，它可用于分离或检测靶分子或实体。因此，本专利技术提供了 用于分离或检测靶分子，尤其是靶细胞或生物分子的装置和方法。在一个实施方式中，本专利技术提供了一种微流体装置，其包括具有随机化流 径并包括入口机构、出口机构及在所述入口和出口机构之间延伸的微通道排列 的主体，其中所述微通道排列包括众多与所述微通道的基面整合在一起并从基 面伸出的横置分离立柱，其中所述立柱的排列模式能够提供所述随机化流径。在另一实施方式中，本专利技术提供了一种试剂盒，其包含本专利技术的装置以及 用螯合剂涂布所述装置的所述微通道表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流体装置，所述装置包括：　具有随机化流径的主体，其包括入口机构、出口机构及在所述入口和出口机构之间延伸的微通道排列，其中所述微通道排列包括众多与所述微通道的基面整合在一起并从基面伸出的横置分离立柱，其中所述立柱的排列模式能够提供 所述随机化流径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-7-19 11/458,6681. 一种微流体装置，所述装置包括具有随机化流径的主体，其包括入口机构、出口机构及在所述入口和出口机构之间延伸的微通道排列，其中所述微通道排列包括众多与所述微通道的基面整合在一起并从基面伸出的横置分离立柱，其中所述立柱的排列模式能够提供所述随机化流径。2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述立柱基本垂直于所述基面。3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述立柱排列成通过数学算法 产生的随机图案。4. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述立柱排列成通过数学算法 由所述立柱的总数和两个所述立柱之间的最小距离产生的随机图案。5. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述立柱具有至少两种不同的横截面尺寸。6. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述立柱的平均横截面尺寸与 流过所述微通道的耙分子的大小相关。7. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述立柱的横截面约占所述微 通道所述基面横截面的20-75%。8. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述立柱的总体积约占所述微 通道总体积的15-25%。9. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，两个所述立柱之间的最小距离 与所述立柱的最小横截面尺寸相关。10. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述微通道的表面涂有亲水层。11. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微通道表面涂有至少约1 微米厚的包含PEG、 PPG或其共聚物的异硫氰酸酯功能性聚合物的亲水层。12. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述微通道的表面涂有螯合剂。13. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述微通道表面涂有选自下组的螯合剂抗体、抗原、受体、配体、寡核苷酸和肽。14. 如权利要求l所述的装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐忠良，RS巴特，P钦伯格，
申请(专利权)人：生物概念股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]