CN107012067A - 一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片及其应用 - Google Patents
一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107012067A CN107012067A CN201710228226.0A CN201710228226A CN107012067A CN 107012067 A CN107012067 A CN 107012067A CN 201710228226 A CN201710228226 A CN 201710228226A CN 107012067 A CN107012067 A CN 107012067A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unicellular
- capture
- cell
- microballoon
- channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 100
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 13
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 9
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 4
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 claims 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract description 2
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 abstract 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 abstract 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 160
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 6
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 6
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 5
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 5
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 4
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 208000005443 Circulating Neoplastic Cells Diseases 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 229920004890 Triton X-100 Polymers 0.000 description 2
- 239000013504 Triton X-100 Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- VBUXQWDFQQFJQN-UHFFFAOYSA-N [O].C[Si]C Chemical compound [O].C[Si]C VBUXQWDFQQFJQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000011805 ball Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 210000005096 hematological system Anatomy 0.000 description 1
- 238000012165 high-throughput sequencing Methods 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000004702 methyl esters Chemical class 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502769—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements
- B01L3/502784—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements specially adapted for droplet or plug flow, e.g. digital microfluidics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502753—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by bulk separation arrangements on lab-on-a-chip devices, e.g. for filtration or centrifugation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502761—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
- C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
- C12N5/0602—Vertebrate cells
- C12N5/0693—Tumour cells; Cancer cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/14—Process control and prevention of errors
- B01L2200/141—Preventing contamination, tampering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
- B01L2300/087—Multiple sequential chambers
Abstract
本发明涉及一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片及其应用。所述芯片，包括由上到下的捕获层、控制层、载片三部分。所述的捕获层由两个并行的流道和连接通道组成，控制层为一个隔离泵层。流道内设有多个单颗粒/单细胞捕获单元，用于单颗粒/单细胞的捕获；连接通道连通两个配对的捕获单元；隔离通道位于连接通道下方，与连接通道垂直并由隔膜隔离开。本芯片可高通量捕获单颗粒/单细胞，且捕获效率高，可实现单颗粒/单颗粒、单细胞/单细胞、单颗粒/单细胞之间的配对，且配对效率高，可实现配对单元的平行操控，如对单细胞的隔离、培养、裂解、核酸扩增等，可广泛用于单细胞分析领域，还适用于数量稀少的细胞样本。
Description
技术领域
本发明涉及一种微流控芯片，具体涉及高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片。
背景技术
细胞是生命体的组成以及生命活动的最基本单位。传统方法对大量细胞平均信号的分析处理使得信号的平均化模糊了人们对大脑、血液系统、免疫系统，及其组成这些系统的细胞之间异质性(heterogeneity)的认识。随着高通量测序技术的发展，单细胞测序技术已经成为单细胞分析最重要的手段之一，它极大的提高了单细胞分析的效率和准确性。对单细胞基因水平的分析可以揭示细胞(特别是癌细胞)基因组中发生的突变以及结构变异，了解细胞之间对于药物的响应的差异性，找到与这些病变细胞相关的特异性分子，给现代的个性化治疗提供一个重要的手段，可以更好的指导医学工作者对疾病的诊断和治疗，实现真正的疾病个性化治疗。
对单细胞分析来说，其面临的挑战主要有两点，首先是对单细胞分离技术的要求，如何快速高效地分离单细胞；其次是由于单细胞中所含有的分析靶标量太少，因此我们在分析之前需要对其进行信号放大，在这一个过程中，常常会遇到样品丢失或放大偏差性的问题，导致出现大量实验不平行的现象，而且在细胞数目较多时，需要大量的重复操作，极其耗时，导致实验通量无法提升。
微流控芯片把生物和化学等相关领域中的样品制备、反应、分离、检测及细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上,由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用来代替常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术平台。在微流控芯片中，试剂消耗量从mL和μL级可减少到nL和fL级，可以大大减少昂贵的生化试剂而降低分析成本，且反应时间也从几小时缩短到几秒甚至更短。因此，微流控芯片特别适合于单细胞分析研究。
但是现有的微流控芯片无法实现对少量稀有细胞的单细胞俘获，而且无法同时对大量单细胞进行高通量分析。比如Cell文章(Macosko et al.，2015,Cell：161，1202-1214)报道的drop-seq的方法，单细胞的俘获是基于泊松分布原理，大部分的液滴没有细胞，只有～1％的液滴含有单个细胞，再结合微球的泊松分布，有效分析目标进一步减少，只能实现对大量实际样品中少量细胞的分析，这样可能会忽略掉样品中一些重要的细胞个体。另外drop-seq的方法只适合分析对象数目较多的样品，对于一些稀有细胞(比如循环肿瘤细胞)，由于其样品中细胞数量太少(10-100/mL血液)，无法用该方法来实现单细胞分析。
为了解决以上问题，我们提出了设计了一种用于高通量捕获单颗粒并可对两个单颗粒配对的微流控芯片。该芯片可以高效的捕获单颗粒，单颗粒的捕获效率高，两个单颗粒的配对效率高。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片，可以高效率高通量的捕获单颗粒/细胞。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明所述的微流控芯片由捕获层、控制层、载片层组成。捕获层设计有微通道，包括两个颗粒/细胞捕获通道、连接通道。颗粒/细胞捕获通道中含有多个单颗粒/细胞捕获单元，每个单元包括流路、储液腔室、捕获通道三部分，捕获通道的宽度小于待捕获颗粒/细胞的直径，可以捕获单个颗粒/细胞，每个流路还有一个位于前部的颗粒/细胞入口、一个位于末端的油相入口和一个位于末端的颗粒/细胞出口。连接通道连接两个配对的颗粒/细胞捕获单元的储液腔体。
控制层设有微通道，由微通道组成阻隔泵，位于连接通道正下方或上方。隔离泵通道只含有一个入口。
本发明的一个优选的实施方式中，通道的尺寸有具体使用和分析的颗粒和细胞的大小决定。一般的，捕获通道宽度可以是5-500微米，例如：10微米、20微米、50微米、80微米、100微米、200微米、300微米或者400微米；深度可以是5-500微米，例如10微米、20微米、50微米、80微米、100微米、200微米、300微米或者400微米；连接通道的宽度可以是3-100微米，例如5微米、10微米、20微米、50微米、60微米、70微米、80微米或者90微米；连接通道深度可以是3-100微米，例如5微米、10微米、20微米、50微米、60微米、70微米、80微米或者90微米。
本发明的一个优选的实施方式中，所述的颗粒/细胞的直径在5-200μm，可以是微米尺寸的任意微球或细胞，可以是微球与微球的配对，可以是细胞与细胞的配对，可以是微球与细胞之间的配对。
本发明的一个优选的实施方式中，所述的颗粒的直径可以是5-200μm，例如5微米、10微米、15微米、20微米、30微米、70微米、80微米或者90微米。
本发明的一个优选的实施方式中，所述的细胞的直径可以是5-100μm，例如5微米、10微米、15微米、20微米、30微米、70微米、80微米或者90微米。
本发明的微流控芯片所用捕获层和载片的材料也可以是硅片、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚酯等，驱动层的材料也可以是聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚酯等。
本发明的一个优选的实施方式中，所用捕获层和驱动层的材料可以为聚二甲基硅氧烷PDMS，载片材料可以为玻璃。
本发明的一个优选的实施方式中，捕获层和控制层通过热校准可逆键合在一起，之后再与玻片通过等离子体键合。
本发明的一个优选的实施方式中，颗粒通入的流速为0.005mL/h-10mL/h，例如0.01mL/h、0.05mL/h、0.1mL/h、0.2mL/h、0.5mL/h、0.8mL/h、1mL/h以及2mL/h。
本发明的一个优选的实施方式中，隔离泵所充满的物质可以为水溶液、油或者空气，采用控制注射泵的压力，控制隔离泵的压力。
本发明的一个优选的实施方式中，所述的微流控芯片基本工作流程为：
步骤A：在隔离泵入口(3)注满溶液，增加注射泵压力，隔离泵(12)形变，隔膜(18)挤压连接通道最上层，直到连接通道(13)被完全阻断开，从通道入口(1)用注射泵通入颗粒/细胞悬浮液，当单颗粒/单细胞进入捕获单元(8)时，因为流体从流道(10)经过的路径大于从储液腔室(14)，颗粒/细胞会先进入储液腔室(14)，由于捕获通道(16)小于颗粒/细胞，颗粒/细胞被卡在捕获通道(16)前，同时堵住捕获通道(16)，流经储液腔室(14)的流体流速趋近于零，此时后续的颗粒/细胞无法再次进入该储液腔室(14)，只能通过流道(10)进入下一个捕获单元，这样就实现了单颗粒/细胞的捕获。在后续的颗粒/细胞捕获单元中重复该过程，即可实现高通量单颗粒/细胞的捕获。
步骤B：保持连接通道(13)关闭状态，在颗粒/细胞通道入口(2)用注射泵通入颗粒/细胞悬浮液，与步骤A类似可以在并行的另一个颗粒/细胞通道中实现高通量单颗粒/细胞的捕获。具体过程如下：从通道入口(2)用注射泵通入颗粒/细胞悬浮液，当单个颗粒/细胞进入捕获单元(9)时，因为流体从流道(11)经过的路径大于从储液腔室(15)，颗粒/细胞会先进入储液腔室(15)，由于捕获通道(17)小于颗粒/细胞，颗粒/细胞被卡在捕获通道(17)前，同时堵住捕获通道(17)，流经储液腔室(15)的流体流速趋近于零，此时后续的颗粒/细胞无法再次进入该储液腔室(15)，只能通过流道(11)进入下一个捕获单元。在后续的颗粒/细胞捕获单元中重复该过程，即可实现该流道内高通量单颗粒/细胞的捕获。同时实现了两个单颗粒/细胞的高通量配对捕获。
步骤C：分别在两个入口通入下一步各自需要的试剂，洗去通道中残余的颗粒/细胞，同时将原始溶液替换为所需要的溶液。
步骤D：拔去入口(1)管子，关闭出口(7)，在入口(4)用注射泵通入油相，当油相进入捕获单元(8)时，由于捕获通道(16)远小于流道(10)，其毛细阻力较大，因此油相进入流道(10)而不进入捕获通道(16)并将溶液从捕获腔室(14)入口处切断，此时储液腔室的溶液被保留，形成一个油包水的液滴，液滴中含有单颗粒/细胞，从而将单个颗粒/细胞隔离在储液腔室中。当油相流通完整个芯片时，所有的单颗粒/细胞均被隔离在单个油包水液滴中，形成独立的反应单元，且相邻的液滴被油相隔开，不会相会干扰。
步骤E：在拔去入口(1)管子的同时，与步骤D类似，拔去入口(2)管子，在入口(5)用注射泵通入油相，当油相进入捕获单元(9)时，由于捕获通道(17)远小于流道(11)，其毛细阻力较大，因此油相进入流道(11)而不进入捕获通道(17)并将溶液从捕获腔室(15)入口处切断，此时储液腔室的溶液被保留，形成一个油包水的液滴，液滴中含有单颗粒/细胞，这样就实现了在并行的捕获通道中的单颗粒/细胞隔离在单个油包水液滴中，形成独立的反应单元，且相邻的液滴被油相隔开，不会相会干扰。
步骤F：关闭隔离泵(12)，此时连接通道(13)被打开。此时并行通道中包裹颗粒/细胞的配对液滴联通，由于扩散作用，储液腔室(14，15)里面的物质可以相互交换，经过一段时间后可充分反应，这样就实现了高通量配对颗粒/细胞之间的独立反应。
步骤G：将捕获层与控制层剥离开，捕获在腔室中的颗粒/细胞被暴露在芯片的表面，用缓冲溶液将其洗脱下来，进行后续的分析研究。
由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：
1.本发明采用微流控技术，具有高通量、易集成、易自动化优点，体积小，消耗试剂少，节约成本。
2.颗粒/细胞捕获效率高，尤其在颗粒/细胞数量较少的时候，可以实现高效率的捕获，颗粒/细胞损失很少，特别适用于稀有样品的分析，比如循环肿瘤细胞(CTC)、干细胞等稀有细胞的分析。
3.单颗粒/细胞捕获效率高，由于颗粒/细胞的捕获原理是基于颗粒/细胞尺寸和流体动力学，在完成单个颗粒/细胞的捕获后，后续的颗粒/细胞不会再次被同一个捕获单元捕获，只能进入后续的捕获单元，因此该芯片单颗粒/细胞捕获效率高，尤其适合单细胞分析。
4.单颗粒/细胞占有率高，在有限颗粒/细胞数目的条件下可以使得绝大多数捕获单元捕获有单颗粒/细胞，能够根据芯片捕获单元的数目控制单颗粒/细胞捕获数目。
5.两个单颗粒/细胞配对效率高，能够实现对所有捕获的靶标进行分析，有效性较高。
附图说明
图1芯片整体结构俯视图，其中1、2是颗粒/细胞入口，3是隔离泵入口，4、5是颗粒/细胞通道油相入口，6、7是颗粒/细胞出口。
图2芯片放大结构示意图，其中8、9是颗粒/细胞捕获单元，10、11是颗粒/细胞流路通道，12是隔离泵通道，13是连接通道。
图3颗粒/细胞配对捕获单元俯视图，其中10、11是颗粒/细胞流路通道，12是隔离泵通道，13是连接通道，14、15是颗粒/细胞捕获单元储液腔室，16、17是颗粒/细胞捕获通道。
图4颗粒/细胞配对捕获单元截面图，其中13是连接通道，14、15是颗粒/细胞储液腔室，12是隔离泵通道，18是间隔薄膜。
图5压力驱动芯片整体结构俯视图，其中21、22是颗粒/细胞入口，23是隔离泵入口，24、25是颗粒/细胞驱动泵入口，26、27是颗粒/细胞出口，28、29是颗粒/细胞通道油相入口。
图6压力驱动芯片放大结构示意图，其中51、52是颗粒/细胞捕获单元，30、31是颗粒/细胞流路通道，34是隔离泵通道，35是连接通道。
图7压力驱动芯片颗粒/细胞配对捕获单元俯视图，其中30、31是颗粒/细胞流路通道，38、39是颗粒/细胞捕获单元储液腔室，40、41是颗粒/细胞捕获单元驱动形变腔室，34是隔离泵通道，32、33是颗粒/细胞驱动泵控制网络通道，36、37是颗粒/细胞捕获通道，35是连接通道。
图8压力驱动芯片颗粒/细胞配对捕获单元截面图，其中35是连接通道，38、39是颗粒/细胞储液腔室，40、41是细胞驱动泵形变腔室，34是隔离泵通道，42、43和44是间隔薄膜，32、33是颗粒/细胞驱动泵控制网络通道。
图9芯片配对捕获单微球/单细胞图，其中左图显示显微镜明场下微球的捕获情况，右图显示显微镜荧光场下与相应微球配对捕获的细胞的捕获情况(其中细胞用钙黄绿素染色)。
图10配对单微球/单细胞液滴形成图，其显示单微球/单细胞可以很好的隔离在各自的储液腔室中。
图11单微球/单细胞捕获效率与配对效率，其显示该芯片对单微球/单细胞有很高的捕获效率，并且配对效率高。
图12液滴的分隔与混合，其中图A中细胞流路形成不含有荧光的液滴，而微球流路形成含有荧光液滴，两个配对液滴可以很好的分隔开；B图显示打开隔离泵后，配对液滴之间可以十分完全的混合，配对液滴之间的荧光趋于一致。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式以微球和细胞的配对捕获为例，并应用于平行的裂解单细胞以及单细胞mRNA平行捕获，对本发明做进一步详细说明。
实施例1
如图所示，本发明用于高通量配对捕获单微球和单细胞，该芯片由标准软光刻技术加工，包括捕获层、控制层、载片三部分。捕获层由细胞流道(10)、微球流道(11)、连接通道(13)三部分组成，控制层由隔离通道(12)组成。其中细胞流道含有多个串联的细胞捕获单元(8)，每个单元由流道(10)、储液腔室(14)、捕获通道(16)三部分组成；参见图3，流道(10)包括U形管(在其它实施例中，也可以是弧形或其其它曲折形状)，前一单元的U形管的左臂端连接后一单元的U形管的右臂端，U形管之间的连接部分为直管，储液腔室(14)位于U形的两臂之间，且设有三条通道，第一通道直径大于待捕获的单微球/单细胞，通往U形管右臂，第二通道(捕获通道16)直径小于捕获的单微球/单细胞，通往U型管的左臂；第三通道为连接通道(13)，直径小于捕获的单微球/单细胞，通往微球捕获单元储液腔室(15)。
微球流道含有多个串联的微球捕获单元(9)，微球捕获单元(9)和细胞捕获单元对称设置，每个单元由流道(11)、储液腔室(15)、捕获通道(17)三部分；参见图3，流道(11)包括U形管，前一单元的U形管的左臂端连接后一单元U形管的右臂端，U形管之间的连接部分为直管，储液腔室(15)位于U形的两臂之间，且设有三条通道，第一通道直径大于待捕获的单微球/单细胞，通往U形管右臂，第二通道(捕获通道17)直径小于捕获的单微球/单细胞，通往U型管的左臂；第三通道为连接通道(13)，直径小于捕获的单微球/单细胞，通往细胞捕获单元的储液腔室(14)。
控制层内设有隔离通道(12)；隔离通道(12)位于连接通道(13)下方，垂直于连接通道(13)(在其它实施例中，也可以为一定的夹角)，并由隔膜(18)隔开；隔离通道(12)连接一隔离泵，通过改变隔离通道(12)的压力阻断或连通连接通道(参见图4)；细胞流道含有一个细胞入口(1)和油相入口(4)以及一个出口(7)，微球流道含有一个微球入口(2)和油相入口(5)以及一个出口(6)，隔离通道(12)只含有一个入口(3)。
作为本发明的优选实施方式，所述的细胞流道宽度为60μm，储液腔室直径为100μm，细胞捕获通道宽度为6μm，通道深度为46μm，细胞捕获单元为720个。
作为本发明的优选实施方式，所选用的细胞为A549细胞，细胞直径为10-20μm。
作为本发明的优选实施方式，所述的微球流道宽度为60μm，储液腔室直径为100μm，微球捕获通道宽度为15μm，通道深度为46μm，微球捕获单元为720个。
作为本发明的优选实施方式，所选用的聚苯乙烯微球，直径为40μm。
作为本发明的优选实施方式，所选用的聚苯乙烯微球上含有mRNA捕获序列T30，T30可以与带有polyA尾巴的mRNA杂交。
作为本发明的优选实施方式，控制层中所述的隔离通道宽度为30μm，高度为30μm。
作为本发明的优选实施方式，所述的所有入口均为圆柱形孔，直径为1.00mm。
作为本发明的优选实施方式，所述的捕获层和控制层的材料均为聚二甲基硅氧烷PDMS。
作为本发明的优选实施方式，所述的载片的材料为玻璃。
作为本发明的优选实施方式，隔离通道都充满水溶液，通过控制注射泵的驱动的压力，控制隔离泵压力。
作为本发明的优选实施方式，所选用的细胞流速为0.04mL/h。
作为本发明的优选实施方式，所选用的微球流速为0.2mL/h。
作为本发明的优选实施方式，所选用的油相流速为0.1mL/h。
作为本发明的优选实施方式，本发明的具体工作过程为：
步骤A：打开隔离泵，隔离通道(12)压力增大，隔膜(18)向上变形，此时连接通道(13)被关闭，在细胞流道入口(1)用注射泵通入细胞A549悬浮液，当单个细胞进入细胞捕获单元(8)时，首先细胞进入储液腔室(14)，由于捕获通道小于细胞，细胞被卡在捕获通道(16)中，同时堵住捕获通道，此时流经储液腔室(14)的流体流速趋近于零，后续的细胞无法再次进入该细胞储液腔室，只能通过流道(10)进入下一个捕获单元，这样就实现了单细胞的捕获。在后续的细胞捕获单元中重复该过程，即可实现高通量单细胞的捕获。
步骤B：在微球流道入口(2)用注射泵通入微球悬浮液，当单个微球进入微球捕获单元(9)时，首先微球进入储液腔室(15)，由于捕获通道小于微球，微球被卡在捕获通道(17)中，同时堵住捕获通道，此时流经储液腔室(15)的流体流速趋近于零，后续的微球无法再次进入该微球储液腔室，只能通过流道(18)进入下一个捕获单元，这样就实现了单微球的捕获。在后续的微球捕获单元中重复该过程，即可实现高通量单微球的捕获。这样就实现了单细胞单微球的高通量配对捕获。
步骤C：保持连接通道(13)关闭状态，细胞通道入口(1)继续通入PBS溶液，在微球通道入口(2)通入细胞裂解液(0.2％Triton X-100)，将通道中的多余的细胞和微球冲洗出芯片，并且将微球通道溶液替换为细胞裂解液。
步骤D：拔去细胞入口(1)管子，堵住细胞出口(7)，在细胞油相入口(4)用注射泵通入氟油(FC40)，氟油进入细胞捕获单元(8)时，由于捕获通道(16)远小于流道，其毛细阻力较大，因此氟油进入流道(10)而不进入捕获通道(16)，此时细胞储液腔室的溶液被保留，形成一个油包水的液滴，液滴中含有单个细胞，从而将单个细胞隔离在储液腔室中。当氟油流通完整个芯片时，所有的单细胞均被隔离在单个油包水液滴中。
步骤E：拔去微球入口(2)管子，堵住微球出口(6)，在微球油相入口(5)用注射泵通入氟油(FC40)，氟油进入微球捕获单元(9)时，由于捕获通道(17)远小于流道，其毛细阻力较大，因此氟油进入流道(11)而不进入捕获通道(17)，此时微球储液腔室的溶液被保留，形成一个油包水的液滴，液滴中含有单个微球，从而将单个微球隔离在储液腔室中。当氟油流通完整个芯片时，所有的单微球均被隔离在单个油包水液滴中，液滴中含有细胞裂解液。
步骤F：关闭隔离泵(12)，此时连接通道(13)被打开。此时包裹细胞和微球的配对液滴联通，微球腔室中的细胞裂解液可以通过扩散作用进入细胞腔室进行细胞裂解，细胞裂解后其含有的细胞内含物也可以通过扩散作用进入微球腔室，其中细胞内含物中的带有polyA尾巴的mRNA可以与微球上的T30杂交，经过一段时间后两个配对腔室之间的物质充分交换，可以实现细胞的完全裂解和单细胞mRNA的提取，由于配对单微球/单细胞之间被FC40隔离，细胞之间、微球之间没有物理接触，故没有交叉污染，因此可以实现高通量单个微球捕获单个细胞的mRNA。。
步骤G：将捕获层揭下，捕获在腔室中的微球或者细胞被暴露在芯片的表面，用缓冲溶液将其洗脱下来，对提取出的单细胞mRNA继续进行后续的分析研究。
实施例2：
实施例1中，两个配对液滴之间的物质交换是通过被动的扩散实现的，其交换速度较慢，为了加快两个配对液滴之间的物质交换，在实施例1的基础上增加了两个驱动泵用于控制两个液滴之间的混合，控制液滴在两个配对腔体之间的分配。
下面结合附图和具体实施方式以微球和细胞的配对捕获为例对本发明做进一步详细说明。
如图所示，本发明用于高通量配对捕获单微球和单细胞，该芯片由标准软光刻技术加工，包括捕获层、控制层、载片三部分。捕获层由细胞流道(21)、微球流道(22)、连接通道(35)三部分组成，控制层由隔离通道(34)、细胞驱动网道(32)、细胞驱动泵(40)、微球驱动网道(33)、微球驱动泵(41)组成。
其中细胞流道含有多个细胞捕获单元(51)，每个单元由细胞流道(30)、储液腔室(38)、捕获通道(36)三部分组成，其结构和连接方式同实施例1；微球流道含有多个微球捕获单元(52)，每个单元由微球流道(31)、储液腔室(39)、捕获通道(37)三部分组成；其结构和连接方式同实施例1，连接通道(35)连接细胞捕获单元储液腔室(38)和微球捕获单元储液腔室(39)；
隔离通道(34)层位于连接通道(35)下方，垂直于连接通道(35)，通过改变隔离通道(34)的压力阻断或连通连接通道；细胞驱动泵(40)层位于细胞储液腔室(38)下方，微球驱动泵(41)层位于微球储液腔室(39)下方，通过改变驱动泵的压力，控制细胞储液腔室和微球储液腔室的体积，加快细胞捕获单元和微球捕获单元的物质交换；细胞流道含有一个细胞入口(21)和油相入口(29)以及一个出口(27)，微球流道含有一个微球入口(22)和油相入口(28)以及一个出口(26)，隔离泵只含有一个入口(23)，细胞驱动泵只含有一个入口(25)，微球驱动泵只含有一个入口(24)。
作为本发明的优选实施方式，所述的细胞流道宽度为60μm，储液腔室直径为100μm，细胞捕获通道宽度为6μm，通道深度为46μm，细胞捕获单元为720个。
作为本发明的优选实施方式，所选用的细胞为A549细胞，细胞直径为10-20μm。
作为本发明的优选实施方式，所述的微球流道宽度为60μm，储液腔室直径为100μm，微球捕获通道宽度为15μm，通道深度为46μm，微球捕获单元为720个。
作为本发明的优选实施方式，所选用的聚苯乙烯微球，直径为40μm。
作为本发明的优选实施方式，所选用的聚苯乙烯微球上含有mRNA捕获序列T30，T30可以与带有polyA尾巴的mRNA杂交。
作为本发明的优选实施方式，控制层中所述的隔离泵通道和驱动泵通道宽度为30μm，高度为30μm。
作为本发明的优选实施方式，所述的所有入口均为圆柱形孔，直径为1.00mm。
作为本发明的优选实施方式，所述的捕获层和控制层的材料均为聚二甲基硅氧烷PDMS。
作为本发明的优选实施方式，所述的载片的材料为玻璃。
作为本发明的优选实施方式，隔离泵通道和驱动泵通道都充满水溶液，通过控制注射泵的驱动的压力，控制隔离泵和驱动泵压力。
作为本发明的优选实施方式，所选用的细胞流速为0.04mL/h。
作为本发明的优选实施方式，所选用的微球流速为0.2mL/h。
作为本发明的优选实施方式，所选用的油相流速为0.02mL/h。
作为本发明的优选实施方式，本发明的具体工作过程为：
步骤A：增加隔离泵(23)压力，此时连接通道(35)被关闭，在细胞流道入口(21)用注射泵通入细胞悬浮液，当单个细胞进入细胞捕获单元(51)时，首先细胞进入储液腔室(38)，由于捕获通道小于细胞，细胞被卡在捕获通道(36)中，同时堵住捕获通道，此时流经储液腔室(38)的流体流速趋近于零，后续的细胞无法再次进入该细胞储液腔室，只能通过细胞流路(30)进入下一个捕获单元，这样就实现了单细胞的捕获。在后续的细胞捕获单元中重复该过程，即可实现高通量单细胞的捕获。
步骤B：在微球流道入口(22)用注射泵通入微球悬浮液，当单个微球进入微球捕获单元(52)时，首先微球进入储液腔室(39)，由于捕获通道小于微球，微球被卡在捕获通道(37)中，同时堵住捕获通道，此时流经储液腔室(39)的流体流速趋近于零，后续的微球无法再次进入该微球储液腔室，只能通过微球流路(31)进入下一个捕获单元，这样就实现了单微球的捕获。在后续的微球捕获单元中重复该过程，即可实现高通量单微球的捕获。这样就实现了单细胞单微球的高通量配对捕获。
步骤C：保持连接通道(35)关闭状态，细胞通道入口(21)继续通入PBS溶液，在微球通道入口(22)通入细胞裂解液(0.2％Triton X-100)，将通道中的多余的细胞和微球冲洗出芯片，并且将微球通道溶液替换为细胞裂解液。
步骤D：拔去细胞入口(21)管子，堵住细胞出口(27)，在细胞油相入口(29)用注射泵通入氟油(FC40)，氟油进入细胞捕获单元(51)时，由于捕获通道(36)远小于细胞流路，其毛细阻力较大，因此氟油进入细胞流路(30)而不进入捕获通道(36)，此时细胞储液腔室的溶液被保留，形成一个油包水的液滴，液滴中含有单个细胞，从而将单个细胞隔离在储液腔室中。当氟油流通完整个芯片时，所有的单细胞均被隔离在单个油包水液滴中。
步骤E：拔去微球入口(22)管子，堵住微球出口(26)，在微球油相入口(28)用注射泵通入氟油(FC40)，氟油进入微球捕获单元(52)时，由于捕获通道(37)远小于微球流路(31)，其毛细阻力较大，因此氟油进入微球流路(31)而不进入捕获通道(37)，此时微球储液腔室的溶液被保留，形成一个油包水的液滴，液滴中含有单个微球，从而将单个微球隔离在储液腔室中。当氟油流通完整个芯片时，所有的单微球均被隔离在单个油包水液滴中，液滴中含有细胞裂解液。
步骤F：关闭隔离泵(34)，此时连接通道(35)被打开。此时包裹细胞和微球的配对液滴联通，增加微球驱动网路(33)的压力，此时微球形变腔室(41)变大，薄膜(44)凸起，微球储液腔室(39)体积减小，其中的细胞裂解液泵向细胞储液腔室(38)，同时减小细胞驱动网路(32)的压力，此时细胞形变腔室(40)减小，薄膜(42)凹陷，细胞储液腔室(38)体积变大，微球储液腔室(39)的溶液也被泵向细胞储液腔室(38)；当减小微球驱动网路(33)的压力，此时微球形变腔室(41)减小，薄膜(44)凹陷，微球储液腔室(39)体积变大，其中的溶液泵向微球储液腔室(39)，同时增大细胞驱动网路(32)的压力，此时细胞形变腔室(40)变大，薄膜(42)凸起，细胞储液腔室(38)体积变小，细胞储液腔室(38)的溶液也被泵向微球储液腔室(39)；如此循环几次，可以实现细胞储液腔室(38)和微球储液腔室(39)的物质快速交换。微球腔体中的细胞裂解液可以对于之配对的细胞进行裂解，细胞裂解后，其释放的带有的polyA尾巴的mRNA可以进入微球捕获腔体与微球上的T30杂交，由于配对单微球/单细胞之间被FC40隔离，细胞之间、微球之间没有物理接触，故没有交叉污染，因此可以实现高通量单个微球捕获单个细胞的mRNA。
步骤G：将捕获层揭下，捕获在腔室中的微球或者细胞被暴露在芯片的表面，用缓冲溶液将其洗脱下来，进行后续的分析研究。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细特征以及详细方法，但本发明并不局限于上述详细特征以及详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细特征以及详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明白，对本发明的任何改进，对本发明选用组分的等效替换、具体方式的选择等，均属于本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片，其特征在于：该微流控芯片包括捕获层、控制层、载片三部分；捕获层包括两个并行的流道(10，11)和连接通道(13)，控制层包括隔离通道(12)；其中每个捕获通道由多个捕获单元(8，9)首尾串接而成，每个单元包括流道(10，11)、储液腔室(14，15)、捕获通道(16，17)三部分，流道(10，11)包括U形管，前一单元U形管的左臂端连接后一单元U形管的右臂端，储液腔室(14)位于U形的两臂之间，且设有三条通道，第一通道直径大于待捕获的单微球/单细胞，通往U形管的液体进口端，第二通道为捕获通道，直径小于捕获的单微球/单细胞，通往U型管的液体出口端；第三通道为连接通道(13)，直径小于捕获的单微球/单细胞，通往并行的另一捕获单元的储液腔室；
连接通道(13)连接两个捕获单元的储液腔室(14，15)；隔离通道(12)层位于连接通道(13)下方或上方，垂直于连接通道(13)并由隔膜(18)隔离开；两个流道分别含有一个样品入口(1，2)、一个油相入口(4，5)以及一个出口(6，7)，隔离通道含有一个入口(3)。
2.根据权利要求1所述的一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片，其特征在于，所述的捕获通道的宽度为5-500微米，深度为5-500微米；连接通道的宽度为3-100微米，深度为3-100微米。
3.根据权利要求2所述的一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片，其特征在于：所述的颗粒/细胞的直径在5-200μm。
4.根据权利要求1所述的一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片，其特征在于：所用捕获层和驱动层的材料为聚二甲基硅氧烷PDMS，载片材料为玻璃，捕获层和控制层通过热校准可逆键合在一起，之后再与玻片通过等离子体键合；或所用捕获层和载片的材料是硅片、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚酯中的一种，驱动层的材料是聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片，其特征在于：颗粒通入的流速为0.005mL/h-10mL/h。
6.根据权利要求1所述的一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片，其特征在于：隔离通道所充物质为水溶液、油或者空气，采用控制注射泵的压力，控制隔离通道的压力。
7.一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片，其特征在于：该微流控芯片包括捕获层、控制层、载片三部分；捕获层包括两个并行的流道(10，11)和连接通道(13)，控制层包括隔离通道(12)；其中每个捕获通道由多个捕获单元(8，9)首尾串接而成，每个单元包括流道(10，11)、储液腔室(14，15)、捕获通道(16，17)三部分，流道(10，11)包括U形管，前一单元U形管的左臂端连接后一单元U形管的右臂端，储液腔室(14)位于U形的两臂之间，且设有三条通道，第一通道直径大于待捕获的单微球/单细胞，通往U形管的液体进口端，第二通道为捕获通道，直径小于捕获的单微球/单细胞，通往U型管的液体出口端；第三通道为连接通道(13)，直径小于捕获的单微球/单细胞，通往并行的另一捕获单元的储液腔室；
连接通道(13)连接两个捕获单元的储液腔室(14，15)；隔离通道(12)层位于连接通道(13)下方或上方，垂直于连接通道(13)并由隔膜(18)隔离开；两个流道分别含有一个样品入口(1，2)、一个油相入口(4，5)以及一个出口(6，7)，隔离通道含有一个入口(3)；
还包括用于改变两个捕获单元的储液腔室(14，15)体积的驱动泵。
8.根据权利要求7所述的一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片，其特征在于：改变两个捕获单元的储液腔室(14，15)体积的驱动泵分别位于储液腔室底部，驱动泵和储液腔室之间为隔膜隔开。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片的应用，其特征在于：用于单细胞/单颗粒的捕获和/或分析。
10.根据权利要求9所述的一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片的应用，其特征在于：用于稀有细胞的捕获和/或分析。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710228226.0A CN107012067B (zh) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | 一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710228226.0A CN107012067B (zh) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | 一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107012067A true CN107012067A (zh) | 2017-08-04 |
| CN107012067B CN107012067B (zh) | 2019-03-29 |
Family
ID=59446610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710228226.0A Active CN107012067B (zh) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | 一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107012067B (zh) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108102877A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-01 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 一种集成单细胞捕获与筛选功能的微流控芯片与筛选方法 |
| CN108865822A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-23 | 大连理工大学 | 一种实现高通量单细胞捕获与力学特性分析的微流控芯片 |
| CN109576153A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-04-05 | 清华大学 | 细胞电融合培养芯片和装置、细胞电融合的方法 |
| CN109722385A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-07 | 厦门大学 | 一种精确操控和配对单微粒的微流控芯片及其应用 |
| CN109894174A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-06-18 | 厦门大学 | 一种便携式单微粒移液器及单微粒捕获方法 |
| CN109991423A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-07-09 | 厦门大学 | 高效单细胞捕获与快速单细胞分泌蛋白检测平台及检测方法 |
| CN110283696A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-27 | 中国科学院半导体研究所 | 一种基于复合微腔阵列的捕获芯片及其捕获方法 |
| CN110643502A (zh) * | 2019-10-27 | 2020-01-03 | 苏州济研生物医药科技有限公司 | 一种单细胞微流控检测芯片及其制备方法和使用方法 |
| CN110736849A (zh) * | 2018-07-19 | 2020-01-31 | 上准微流体股份有限公司 | 收集与取出流体样品的设备以及微流体晶片 |
| WO2020093374A1 (zh) * | 2018-11-09 | 2020-05-14 | 清华大学 | 细胞电融合培养芯片和装置、细胞电融合的方法 |
| CN111254046A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-09 | 浙江大学 | 一种用于单细胞和单微球共捕获的装置及方法 |
| CN111454831A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-07-28 | 东莞市东阳光诊断产品有限公司 | 微流控芯片以及细胞分离装置 |
| CN111632633A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-09-08 | 青岛福辉医疗器械有限公司 | 一种立式微生物检测芯片 |
| CN112827517A (zh) * | 2019-11-25 | 2021-05-25 | 杭州微著生物科技有限公司 | 一种微流控芯片的使用方法及其装置 |
| CN113070107A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-07-06 | 厦门大学 | 一种用于精准组装单微粒的微流控芯片及单微粒组装方法 |
| CN113588963A (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-02 | 厦门大学 | 一种高通量单细胞蛋白组分析及其与转录组联合分析方法 |
| CN115926975A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-04-07 | 重庆大学 | 一种基于侧向双孔结构的细胞电融合芯片装置 |
| WO2023093887A1 (zh) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 复旦大学 | 一种打破泊松分布形成反应隔室群的方法 |
| WO2023201942A1 (zh) * | 2022-04-22 | 2023-10-26 | 上海傲睿科技有限公司 | 一种单细胞分选微流控芯片及单细胞分选方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105802843A (zh) * | 2016-02-02 | 2016-07-27 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 液滴捕获芯片和微流控芯片 |
| WO2016187561A1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-11-24 | University Of Maryland, College Park | Generation and trapping of aqueous droplets in a microfluidic chip with an air continuous phase |
| CN106215988A (zh) * | 2016-08-19 | 2016-12-14 | 北京工业大学 | 一种双支路实现微液滴两次分裂功能的微通道 |
| US20160361716A1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-12-15 | Neofluidics Llc | Manual or electronic pipette driven well plate for nano-liter droplet storage and methods of using same |
-
2017
- 2017-04-10 CN CN201710228226.0A patent/CN107012067B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016187561A1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-11-24 | University Of Maryland, College Park | Generation and trapping of aqueous droplets in a microfluidic chip with an air continuous phase |
| US20160361716A1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-12-15 | Neofluidics Llc | Manual or electronic pipette driven well plate for nano-liter droplet storage and methods of using same |
| CN105802843A (zh) * | 2016-02-02 | 2016-07-27 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 液滴捕获芯片和微流控芯片 |
| CN106215988A (zh) * | 2016-08-19 | 2016-12-14 | 北京工业大学 | 一种双支路实现微液滴两次分裂功能的微通道 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| MATTHEW COURTNEY等: "Droplet Microfluidic System with On-Demand Trapping and Releasing of Droplet for Drug Screening Applications", 《ANAL. CHEM.》 * |
| SI HYUNG JIN等: "A programmable microfluidic static droplet array for droplet generation, transportation, fusion,storage, and retrieval", 《LAB CHIP》 * |
| SWASTIKA S. BITHI等: "Behavior of a train of droplets in a fluidic network with hydrodynamic traps", 《BIOMICROFLUIDICS》 * |
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108102877B (zh) * | 2018-01-12 | 2024-04-02 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 一种集成单细胞捕获与筛选功能的微流控芯片与筛选方法 |
| CN108102877A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-01 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 一种集成单细胞捕获与筛选功能的微流控芯片与筛选方法 |
| CN110736849A (zh) * | 2018-07-19 | 2020-01-31 | 上准微流体股份有限公司 | 收集与取出流体样品的设备以及微流体晶片 |
| CN110736849B (zh) * | 2018-07-19 | 2023-08-01 | 上准微流体股份有限公司 | 收集与取出流体样品的设备以及微流体晶片 |
| CN108865822A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-23 | 大连理工大学 | 一种实现高通量单细胞捕获与力学特性分析的微流控芯片 |
| CN109576153A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-04-05 | 清华大学 | 细胞电融合培养芯片和装置、细胞电融合的方法 |
| WO2020093374A1 (zh) * | 2018-11-09 | 2020-05-14 | 清华大学 | 细胞电融合培养芯片和装置、细胞电融合的方法 |
| CN109722385B (zh) * | 2019-01-29 | 2020-06-09 | 厦门大学 | 一种操控和配对单微粒的微流控芯片及其应用 |
| CN109894174A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-06-18 | 厦门大学 | 一种便携式单微粒移液器及单微粒捕获方法 |
| CN109722385A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-05-07 | 厦门大学 | 一种精确操控和配对单微粒的微流控芯片及其应用 |
| CN109991423A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-07-09 | 厦门大学 | 高效单细胞捕获与快速单细胞分泌蛋白检测平台及检测方法 |
| CN109991423B (zh) * | 2019-01-29 | 2020-06-26 | 厦门大学 | 高效单细胞捕获与快速单细胞分泌蛋白检测平台及检测方法 |
| CN110283696A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-27 | 中国科学院半导体研究所 | 一种基于复合微腔阵列的捕获芯片及其捕获方法 |
| CN110643502A (zh) * | 2019-10-27 | 2020-01-03 | 苏州济研生物医药科技有限公司 | 一种单细胞微流控检测芯片及其制备方法和使用方法 |
| CN112827517B (zh) * | 2019-11-25 | 2023-05-02 | 杭州微著生物科技有限公司 | 一种微流控芯片的使用方法及其装置 |
| CN112827517A (zh) * | 2019-11-25 | 2021-05-25 | 杭州微著生物科技有限公司 | 一种微流控芯片的使用方法及其装置 |
| WO2021103970A1 (zh) | 2019-11-25 | 2021-06-03 | 杭州微著生物科技有限公司 | 一种微流控芯片的使用方法及其装置 |
| CN111254046A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-09 | 浙江大学 | 一种用于单细胞和单微球共捕获的装置及方法 |
| CN111254046B (zh) * | 2020-01-21 | 2021-09-07 | 浙江大学 | 一种用于单细胞和单微球共捕获的装置及方法 |
| CN111454831A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-07-28 | 东莞市东阳光诊断产品有限公司 | 微流控芯片以及细胞分离装置 |
| CN113588963B (zh) * | 2020-04-30 | 2024-02-23 | 厦门德运芯准科技有限公司 | 一种高通量单细胞蛋白组分析及其与转录组联合分析方法 |
| CN113588963A (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-02 | 厦门大学 | 一种高通量单细胞蛋白组分析及其与转录组联合分析方法 |
| CN111632633A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-09-08 | 青岛福辉医疗器械有限公司 | 一种立式微生物检测芯片 |
| CN111632633B (zh) * | 2020-05-14 | 2021-07-27 | 杭州方略生物科技有限公司 | 一种立式微生物检测芯片 |
| CN113070107B (zh) * | 2021-02-23 | 2022-03-29 | 厦门大学 | 一种用于精准组装单微粒的微流控芯片及单微粒组装方法 |
| CN113070107A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-07-06 | 厦门大学 | 一种用于精准组装单微粒的微流控芯片及单微粒组装方法 |
| WO2023093887A1 (zh) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 复旦大学 | 一种打破泊松分布形成反应隔室群的方法 |
| WO2023201942A1 (zh) * | 2022-04-22 | 2023-10-26 | 上海傲睿科技有限公司 | 一种单细胞分选微流控芯片及单细胞分选方法 |
| CN115926975A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-04-07 | 重庆大学 | 一种基于侧向双孔结构的细胞电融合芯片装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107012067B (zh) | 2019-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107012067A (zh) | 一种高通量配对捕获单细胞/单颗粒的微流控芯片及其应用 | |
| US9638636B2 (en) | Microsieve diagnostic device in the isolation and analysis of single cells | |
| US10967296B2 (en) | Method and device for high-throughput solution exchange for cell and particle suspensions | |
| Luan et al. | Microfluidic systems for hydrodynamic trapping of cells and clusters | |
| CN104741157B (zh) | 利用微流体截留涡流从异质溶液中分离细胞的装置 | |
| CN100453182C (zh) | 用于从含有微粒的液体中分离液体组分的微结构的分离装置和方法 | |
| US20060246575A1 (en) | Microfluidic rare cell detection device | |
| CN109536380A (zh) | 一种核酸高灵敏检测的液滴微流控芯片及其使用方法 | |
| Qi et al. | Probing single cells using flow in microfluidic devices | |
| CN110157609A (zh) | 一种用于稀有细胞分离、聚焦和分选的微流控系统及应用 | |
| CN102788781A (zh) | 一种用于生物化学发光检测的微流控芯片及其检测方法 | |
| CN108535228A (zh) | 一种从孕妇外周血中分离游离胎儿细胞的方法 | |
| US10226769B2 (en) | Method and device for high-throughput solution exchange for cell and particle suspensions | |
| US9975125B2 (en) | Microsieve diagnostic device in the isolation and analysis of single cells | |
| EP3329995A2 (en) | Method of processing specimen and specimen processing apparatus | |
| CN114042478B (zh) | 一种光响应横向过滤芯片及单个癌细胞的分离与释放方法 | |
| CN209636230U (zh) | 微流控芯片及捕获单一目标物的装置 | |
| CN209210783U (zh) | 微流控芯片 | |
| CN113462543A (zh) | 定量检测血液中癌细胞的微流控芯片 | |
| CN110272823A (zh) | 一种基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置及方法 | |
| CN111019805B (zh) | 用于单细胞固定并原位进行医学分析的微流控芯片装置及其应用 | |
| CN114632564B (zh) | 一种集成微流控芯片及原代循环肿瘤细胞体外处理方法 | |
| Zhang et al. | On-chip sample preparations for point-of-care cellular analysis of blood | |
| NL1039638C2 (en) | Diagnostic device with a filtration membrane for on spot microscopic diagnostic analysis and methods. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180119 Address after: Room 409, room 3, No. 88, Chutian Road, Binjiang District, Binjiang District, Zhejiang Applicant after: Hangzhou micro biological science and Technology Co.,Ltd. Address before: Xiamen City, Fujian Province, 361000 South Siming Road No. 422 Applicant before: Xiamen University |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230601 Address after: 215200 south of Lianyang road and west of Longqiao Road (No. 139 Lianyang Road), Wujiang Economic and Technological Development Zone, Suzhou, Jiangsu Province Patentee after: Suzhou Deyun Kangrui Biotechnology Co.,Ltd. Address before: Room 409, Building 3, No. 88 Chutian Road, Binjiang District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 310000 Patentee before: Hangzhou micro biological science and Technology Co.,Ltd. |