CN107533056A - 声学微反应器及其使用方法 - Google Patents

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鲁道夫·吉尔曼夏恩
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Abstract

本文描述了使用声学驻波修饰载体颗粒的微反应器和方法。将含有悬浮载体颗粒的液体介质沿流动路径流动通过通道，并且将声学驻波应用于所述通道，从而将所述悬浮颗粒保持在所述通道中的点处。然后，通过将生物化学反应物流动通过所述通道，对保持的颗粒进行一种或多种反应。可选地，从所述通道清洗未结合的生物反应物。可以通过声学驻波释放反应的载体颗粒，以使用例如流式细胞术或荧光显微术进行进一步处理。

Description

声学微反应器及其使用方法
相关申请的引用
本申请要求于2015年2月16日提交的美国临时专利申请62/116,897的优先权，以其全部内容作为参考并入本文。
技术领域
本文描述了使用声学驻波(acoustic standing wave)操纵(manipulate)液体介质中所含组分(例如，颗粒)的装置和方法。
背景技术
微流体系统是其中通常通过将小体积流体(如含有颗粒的那些)流动通过微流体装置中的微通道来对其进行处理(例如，混合、分离或移动)的系统。微流体的主要应用包括喷墨印刷头(inkjet print head)、DNA芯片、芯片实验室技术(lab-on-a-chip)、微推进以及微热技术。最近，还在微流体环境中完成了流式细胞术。
在免疫测定中使用抗体来检测和定量抗原。尽管通过将标记物(label)共价连接至第一抗体(primary antibody)并直接检测标记的第一抗体来标记所述第一抗体，但是通常有利地使用间接染色，其中第一抗体不具有直接可检测标签(tag)。这些技术包括使用胶体金属标记的抗体或结合多种哺乳动物物种的免疫球蛋白的细菌产物来检测未标记的第一抗体。可以使用抗相关标签的抗体来检测蛋白标签(链球菌蛋白A、链球菌蛋白G)、第一抗体及其它分析物特异性试剂，如用小分子(包括荧光素、二硝基苯酚、洋地黄毒苷和生物素)衍生化的核酸探针。还可以使用重金属标签的抗生物素蛋白来检测生物素化的第一抗体。与蛋白A或G相比，第二抗体(secondary antibody)和抗生物素蛋白可以与第一抗体上更多的位点反应。当使用前一种方法时，这可能导致产生放大的信号，但是使抗体结合的定量复杂化。蛋白A的使用还在一定程度上受限于其结合某些免疫球蛋白亚类的能力。通过利用(impose)结合至第一抗体并随后被标记的蛋白A或蛋白G结合的“桥连”抗体，可以克服该缺点。这类测定通常称为“夹心测定”，这是因为有待测量的分析物结合在两个第一抗体之间。其它夹心技术包括抗生物素蛋白-生物素-过氧化物酶复合物和过氧化物酶-抗-过氧化物酶法，其可以用于提高超微结构免疫标记(ultrastructural immunolabeling)的灵敏度。
第一抗体对于疾病，如癌症、糖尿病、帕金森氏症和阿尔茨海默氏病的生物标志物的检测可以是非常有用的，并且还用于多药物耐受治疗剂的研究。第二抗体在免疫标记应用中是特别有效的。在免疫标记中，第一抗体的Fab结构域结合至抗原并将其Fc结构域暴露于第二抗体。然后，第二抗体的Fab结构域结合至第一抗体的Fc结构域。由于相同动物种类内抗体的Fc结构域是恒定的，因此仅需要一种类型的第二抗体以结合多种类型的第一抗体。通过仅使用一种类型的第二抗体，而不是标记多种类型的第一抗体，这降低了标记成本。
所需要的是使生物材料反应的方法，具体地，在微流体量尺上，如改善使第一和第二抗体在一起的系统的方法和装置，其中第二抗体可以是第一抗体的荧光标记的标签。
发明内容
在一个方面，生物化学修饰载体颗粒的方法包括将含有悬浮载体颗粒的液体介质沿流动路径流动通过通道，垂直于流动路径或与流动路径成一定角度应用声学驻波并将悬浮载体颗粒保持在通道中的一个点处以提供保持的载体颗粒，将含有第一生物化学反应物的第一反应物溶液流动通过通道并使第一生物化学反应物与保持的载体颗粒结合以提供修饰的保持的载体颗粒，可选地将第一清洗溶液流动通过通道以除去未结合的第一生物化学反应物，可选地将含有第二生物化学反应物的第二反应物溶液流动通过通道并使得第二生物化学反应物与保持的载体颗粒结合以提供进一步修饰的保持的载体颗粒，可选地将第二清洗溶液流动通过通道以除去未结合的第二生物化学反应物，并且通过声学驻波释放修饰的或进一步修饰的保持的载体颗粒以用于进一步处理。
附图说明
图1是混悬液阵列的示意图。
图2是本发明所述方法的示意图。在步骤1中，将阵列颗粒流入流动室并保持在声场中。在步骤2中，将生物样品流动通过流动室以用于结合至保持的阵列颗粒。在步骤3中，通过清洗除去未反应的样品。在步骤4中，将第二抗体溶液流动通过反应室以用于结合至结合的抗原。步骤5是除去未结合的第二抗体的第二清洗步骤。在步骤6中，释放阵列颗粒以用于通过流式细胞术检测。在该方案下，可以等同地实施其它化学性质(chemistry)，如适体、寡核苷酸、链亲和素/生物素配对等。
图3是流动通道的示意图，其包括所述通道壁中的透声材料的层。
根据以下详细说明、附图和所附权利要求，本领域技术人员将理解和明白上述及其它特征。
具体实施方式
本文描述了适合于在液体介质中悬浮的颗粒上进行生化反应的流体(例如，微流体(microfluidic)和宏流体(macrofluidic))装置和方法。具体地，垂直于通过通道(例如，微通道(microchannel)或宏通道(macrochannel))的流动路径或与所述流动路径成一定角度产生声学驻波，并且当液体介质流动通过所述通道时，将悬浮颗粒保持在通道中(例如，在驻波的波节(node)或波腹(anti-node)中)的一个点，如中心。一旦通过声学驻波将颗粒保持在通道内，则将含有生物化学反应物的一种或多种溶液流动通过通道，从而使得所述生物化学反应物与保持的颗粒结合。有利地，可以在不存在来自通道的边壁效应的情况下在保持的颗粒上进行反应。可选地，在后续生化反应和/或颗粒释放用于检测之前，通过将清洗溶液流动通过通道从所述通道除去未反应的生物化学反应物。一旦完成生化反应，则通过驻波释放颗粒，并且所述颗粒流出所述通道以用于进一步分析，如通过流式细胞术或光学显微术。所述系统可以用于制备多种形式的标记的颗粒(如悬浮阵列、小囊、顺磁珠等)。荧光标记样品是最有用的，其可以用于通过多种系统进行分析(例如，除流式细胞仪和显微镜之外，酶标仪)。该方法通过在微通道或宏通道构造中使用声学驻波使得能够以非常低的成本生产荧光标记的材料以及其它反应物。在有利的方面，所述装置是微流体装置并且所述通道是微通道。
如本文所使用的，微流体装置(microfluidic device)是适合于处理含有分析物的小体积流体，如纳升和皮升体积流体的装置。一般地，微流体装置的尺寸为毫米至纳米，并且包含一个或多个微通道以及允许流体进入和流出所述微流体装置的入口和出口端口。例如，微流体芯片是其中已模制或图案化微通道网络的微流体装置。在本文所述的装置中，微通道的宽度通常对应于小于或等于声学驻波波长的一半(λ/2)，其为约50微米至约2毫米或更低。
还可以使用宏流体装置。宏流体装置将具有大于约2mm至约10mm的流动通道。宏通道的宽度大于声学驻波波长λ除以2(λ/2)。
在一个方面，在本发明所述方法和装置中使用的颗粒是载体颗粒，其中在连续步骤中将所述载体颗粒表面作为抗原和抗体以及荧光团的反应器使用。因此，当将声学驻波应用于悬浮液中的载体颗粒时，轴向声辐射力(axial acoustic radiation force)(ARF)驱使所述载体颗粒朝向声学驻波的压力波节(pressure node)。声辐射力的轴向分量以正对比系数(positive contrast factor)驱使载体颗粒至压力节面(pressure nodalplane)，而以负对比系数(negative contrast factor)驱使载体颗粒或其它颗粒至压力腹面(pressure anti-nodal plane)。声辐射力的径向或侧向分量是捕获(trap)所述载体颗粒的作用力。可以使ARF的径向或侧向分量大于流体阻力(drag force)和重力的结合作用。对于小于声学驻波波长的颗粒，阻力FD可以表示为：
其中Uf和Up为流体和载体材料或颗粒的速度，Rp为颗粒半径，μf和μp为流体和载体材料或颗粒的动态粘度，并且为动态粘度的比值。浮力FB表示为：
对于有待捕获在多维超声驻波中的载体颗粒或颗粒，例如，细胞(cell)上的力平衡(force balance)必须为0，并因此可以发现侧向声辐射力FLRF的表达，其如下所示：
FLRF＝FD+FB。
对于具有已知尺寸和材料性能的细胞并且对于给定流速，该方程可以用于估计侧向声辐射力的大小。
用于计算声辐射力的理论模型是基于戈里科夫(Gor’kov)所开发的公式。将主要声辐射力(primary acoustic radiation force)FA定义为场势U的函数，
其中场势U定义为
并且f1和f2是单极(monopole)和偶极(dipole)贡献，其定义为
其中p为声压，u为流体颗粒速度，Λ为细胞密度ρp与流体密度ρf的比值，σ为细胞声速cp与液体声速cf的比值，Vo为细胞体积，并且<>表示在波周期内平均的时间。
戈里科夫理论受限于相对于流体和颗粒中声场的波长较小的颗粒尺寸，并且它还未考虑流体和颗粒的粘度对辐射力的影响。已发展了用于计算颗粒的声辐射力的其它数字模型(对于相对于波长的颗粒尺寸无任何限制)。这些模型还包括流体和颗粒粘度的影响，并因此是更准确地计算声辐射力。所实施的模型是基于Yurii Ilinskii和EvgeniaZabolotskaya的理论工作，如AIP Conference Proceedings,Vol.1474-1,pp.255-258(2012)中所述。
超声换能器(ultrasonic transducer)可以在流体中产生多维驻波，其对悬浮颗粒(例如，载体材料)施加侧向力以伴随轴向力。在WO2014/124306中详细描述了多维驻波，对于多维驻波的公开内容，将其作为参考并入本文。文献中公开的典型结果表明侧向力比轴向力小两个数量级。相反，本申请所公开的技术提供了与轴向力处于相同数量级的侧向力。然而，在本文进一步描述的某些实施方式中，所述装置使用产生多维声学驻波的换能器和产生平面声学驻波的换能器两者。出于本发明公开的目的，将其中轴向力与侧向力不在同一数量级的驻波认为是“平面声学驻波”。通过声学驻波的超声换能器所产生的总声辐射力(ARF)的侧向力是显著的并且足以克服线速度最高达1cm/s时的流体阻力并产生紧密包裹的簇(tightly packed cluster)。
在本发明的装置和方法中，将悬浮颗粒(例如，载体颗粒)保持在微通道或宏通道的流动路径中以进行与生物化学反应物的反应。通过使用声学驻波将颗粒保持在通道中然后将含有第一生物化学反应物的第一反应物溶液流动通过微通道，使得所述第一生物化学反应物能够与保持的颗粒结合以提供修饰的保持的颗粒。
如本文所使用的，术语结合通常表示特异性非共价相互作用，如抗体-抗原相互作用。然而，在一定条件下，结合可以导致共价相互作用，如由保持的颗粒与所述生物化学反应物之间的化学反应所产生的。此外，在其它实施方式中，结合可以是非共价键的非特异性相互作用，例如，通过荧光染料染色。因此，当在本文中使用术语“结合(bind)”、“结合有(binds)”或“结合了(binding)”时，非共价和共价相互作用两者均包含在这些术语中。术语“结合(bind)”、“结合有(binds)”或“结合了(binding)”还包括极端非共价结合的情况(例如，在生物素-链亲和素复合物中，其结合能接近典型的共价反应)。结合还包括在水中通过能量非明确共价，但在无水介质中接近的多个氢键和离子键。
用于生物化学修饰的示例性颗粒包括载体颗粒，如微粒、聚合物珠、磁珠、超顺磁珠和纳米带。所述载体颗粒可以包括受体分子，如DNA寡核苷酸探针、抗体、蛋白质或肽。例如，受体分子结合所关心的抗原。在某些方面，所述颗粒为微粒或纳米带，其包括特异地结合细胞表面标志物(如T细胞表面标志物或干细胞表面标志物)的连接的单克隆抗体。对于本发明方法中的使用，所述颗粒的直径为约1至约350微米，如约300微米。不受理论束缚，据信声学驻波的频率决定了可以在所述波中保持的颗粒的直径。例如，对于2MHz的波，所述颗粒尺寸为约1至约100微米，对于0.1mHz的波，所述颗粒尺寸为约20至约2000微米，并且对于20mHz的波，所述颗粒尺寸为约0.2至约20微米。
用于生化反应的示例性微粒包括混悬液阵列微球以及其它形状的珠。混悬液阵列珠可以是多种聚合物珠，其中基于光学性质(通常是荧光)的变化，每种类型的微球珠具有独特的标识(identification)。差异标记的微球珠还包括受体分子，如DNA寡核苷酸探针、抗体、蛋白质或肽。例如，受体分子结合所关心的抗原。混悬液阵列组(suspension arraypanel)可以用于检测一定范围疾病(malady)和身体过程(如癌和器官功能)的生物标志物。例如，一种混悬液阵列组可以用于检测炎症生物标志物，如TNF超家族蛋白、IFN家族蛋白、Treg细胞因子和MMP(Bio-Plex ProTM人炎症测定，Bio-Rad)、参与糖尿病、肥胖症、代谢综合征、心血管疾病(CVD)以及代谢和生殖器官的激素控制的生物标志物(Bio-Plex ProTMRBM人代谢和激素测定，Bio-Rad)、人基质金属蛋白酶(MMP)和基质金属蛋白酶的组织抑制剂(TIMP)(Bio-Plex ProTM人基质金属蛋白酶测定，Bio-Rad)、来自人生物样品的趋化因子(Bio-Plex ProTM人趋化因子组测定，Bio-Rad)、细胞凋亡生物标志物(Bio-Plex ProTM RBM细胞凋亡多通路测定，Bio-Rad)、免疫球蛋白的分型(Bio-Plex ProTM RBM细胞凋亡多通路测定，Bio-Rad)、细菌性病原体。系统可以用于多种应用，包括蛋白表达谱曲线(protein expression profiling)、聚焦基因表达曲线(focused geneexpression profiling)、自身免疫病、遗传疾病、分子传染病和HLA测试。通过检测例如使用流式细胞术可以确定样品中每种靶标的相对丰度的光学标记的靶标来检测探针-靶标杂交。微球阵列已成功用于免疫测定、单核苷酸多态性(SNP)、基因分型、细菌特征检测(bacterial signature detection)和DNA或RNA病毒的检测。用于杂交的示例性靶标包括例如，细胞、蛋白质、肽和核酸。
图1为混悬液阵列(a)的示意图，其中可以将多个传感器悬浮在溶液中。在这一实施方式中，每个传感器珠携带特异性第一抗体或寡核苷酸并且由两个荧光团(b)的组合编码。在存在靶标抗原或核酸基序的情况下，第二荧光抗体或寡核苷酸可以结合至珠并产生第三颜色荧光。然后，使用流式细胞术或其它检测方法来检测荧光。
通常通过流式细胞术对混悬液阵列中微粒进行分析。通常，在流式细胞术之前，将混悬液阵列中的微粒稀释至少10倍，更通常地，至少50倍，最通常地，至少100倍。在分析之前，可以将不会干扰微粒光学分析的水流体用于稀释微粒。用于流式细胞术分析的示例性流体包括例如，盐水、磷酸盐缓冲盐水、Tris缓冲液或哺乳动物细胞培养基。本领域技术人员将能够选择稀释度和适合的流体，而无需过度实验。
纳米带为纳米尺度的测试带，其使得能够对例如血液样品进行临床测定。在一个方面，纳米带可以保持在声学驻波中，并且所述第一生物化学反应物是样品，例如可能含有结合至所述纳米带的分析物的血液样品。在暴露于样品后，可以从通道清洗过量样品并收集所述纳米带用于进一步分析。
在一个实施方式中，生物化学修饰颗粒(例如，载体颗粒)的方法包括：将含有悬浮颗粒的液体介质沿流动路径流动通过通道，垂直于流动路径或与流动路径成一定角度应用声学驻波并将所述悬浮颗粒保持在通道中的一个点处以提供保持的颗粒，将含有第一生物化学反应物的第一反应物溶液流动通过通道并使第一生物化学反应物与所述保持的颗粒反应以提供修饰的保持的颗粒，可选地将第一清洗溶液流动通过通道以除去未反应的第一生物化学反应物，可选地将含有第二生物化学反应物的第二反应物溶液流动通过通道并使得所述第二生物化学反应物与所述保持的颗粒反应以提供进一步修饰的保持的颗粒，可选地将第二清洗溶液流动通过通道以除去未反应的第二生物化学反应物，并且由声学驻波释放修饰的或进一步修饰的保持的颗粒以用于进一步处理。
用于颗粒生物化学修饰的示例性生物化学反应物包括抗体、适体、受体以及链亲和素-生物素对和多核苷酸(包括寡核苷酸探针和修饰的寡核苷酸(例如，LNA或PNA))。在具体的实施方式中，一种或多种生物化学反应物包括适合于生物化学反应物检测的可检测标记物，如荧光标记物或其它标签。
图2显示了应用于混悬液阵列的方法的实施方式。在第一步中，悬浮液阵列颗粒与抗体试剂流动通过通道并保持在声学驻波中。一旦保持混悬液阵列颗粒，则在步骤2中，将含有抗原的样品流动通过细胞(cell)，从而使得抗原与混悬液阵列颗粒上的抗体试剂结合。然后，可以在步骤3中除去未反应的样品。在第4步骤中，将含有荧光抗体的溶液流动通过允许匹配抗原打标签(tagging)的室。在步骤5中，清洗掉未反应的第二抗体。最后，在步骤6中，由驻波释放所述颗粒并转移到流式细胞仪用于检测。因此，在一个方面，所述第一生物化学反应物是怀疑含有抗原的样品，并且所述第二生物化学反应物是结合至所述抗原的标记的抗体。
用于所述第一生物化学反应物的示例性样品包括血液、血清、血浆、细胞培养物(哺乳动物、酵母、细菌)、水样、悬浮组织，如肿瘤样品等。
在一个方面，声泳装置(acoustophoretic device)包括与通道第一末端流体连通的一个或多个入口以及与通道第二末端连通的一个或多个出口。流体(含有颗粒和/或反应物溶液)通过一个或多个入口进入通道并通过一个或多个出口离开通道。在一个方面，所述装置包括沿通道布置的一个或多个超声换能器，其中每个超声换能器与位于流动通道相对壁上的反射器成对。声换能器和相对的反射器在通道中的流体中产生(set up)共振驻波。在另一个方面，可以使用成角度的场(angled field)。例如，通过与流场(flow field)成一定角度放置超声换能器-反射器对，同时维持超声换能器表面与反射器表面平行来产生成角度的场。如果颗粒成一定角度流动，则迫使所有颗粒通过节面(nodal plane)，从而提高了捕获的机会。可以通过超声频率的振荡、周期或脉冲电压信号来驱动超声换能器。可以针对流体中特定范围的颗粒尺寸优化频率。
用于通道的示例性材料包括石英、玻璃、聚二甲基硅氧烷(硅酮)和机加工金属。
尽管对通道直径无具体限制，但是在某些方面，通道的最小直径为声学波长的一半，或者对于2MHz的波为0.4mm。当包括多个波长时，通道可以更宽。例如，流动路径体积为0.05至100mL，具体地，0.05至0.5mL。
可以通过一个或多个压电换能器产生三维(3-D)声学驻波，其中电学地或机械地激发所述换能器，从而使它们以“鼓膜(drumhead)”或多激发模式，而不是“活塞(piston)”或单激发模式的形式移动。“活塞”或单激发模式的操作产生平面波。与如果以其中仅产生一个较大的驻波的“活塞”模式激发压电换能器相比较，通过这种波产生方式产生了更高的侧向捕获作用力。因此，通过对压电换能器相同的输入功率，三维声学驻波可以具有比单一声学驻波更高的侧向捕获作用力。
在操作中，声辐射力(Fac)作用于悬浮颗粒，从而将它们推至室中心，其中它们被声学驻波保持。
声泳装置包括一个或多个换能器。在一个方面，所述换能器由压电材料，如锆钛酸铅(PZT)制成。
还可以在微通道或宏通道中使用圆柱形换能器。换能器的实际长度为10-100mm。对于平面系统，换能器的实际宽度为小于20mm。
可以通过脉冲电压信号驱动换能器，例如，压电换能器。根据重复速率或周期，可以重复这种脉冲模式。在另一个实施中，可以通过正方形或锯齿形波的脉冲电压信号驱动压电换能器。
超声频率可以在1kHz至100MHz的范围内，振幅为1-100伏，通常以数十伏作用。超声频率可以在200kHz至3MHz之间。超声频率可以在1至3MHz之间。超声频率可以为200、400、800、1000或1200kHz。超声频率可以在1至5MHz之间。反射器可以位于换能器对面，从而在液体介质中产生声学驻波。声学驻波可以垂直于流动通道中的平均流动方向取向。声场在悬浮相组分上施加声辐射力，其可以被称为声泳作用力(acoustophoretic force)。
在一个方面，通道(例如，微通道)包含与所述流动路径连通的透声材料。对于所述通道，透声材料的使用提供了对声学驻波最小干扰的优势，引导小尺寸分析物的流通过通道，提高所保持的颗粒以及生物化学反应物的局部浓度，并有效降低内部反应器体积。不受理论束缚，据信通过由透声材料形成通道将使得能够“挤压(squeezing)”流动路径中心的细胞，因此提供较小的有效反应体积而不会干扰声学模式。(图3)
在一个方面，所述透声材料为定向聚丙烯或低密度聚乙烯。所述材料的声学对比系数应类似于水以避免与水样流体的界面上的反射损失。
所述颗粒的进一步处理可以包括将所述颗粒流动至检测器模块。在一个实施方式中，所述检测器模块为具有一个或多个激光、光学器件(optics)、光电二极管、光电倍增管和数字信号处理的流式细胞仪以实施荧光微球的同时、不连续测量。在一个实施方式中，三个雪崩光电二极管(avalanche photodiode)和高灵敏度光电倍增管(PMT)接收来自微球的光子信号。该实施例中的检测器模块使波形数字化并将信号递送至数字信号处理器(DSP)。检测器模块与主机一起工作以通过使用流式细胞仪和数字信号处理器同时进行多通道分析从而实施基于多微球的测定的实时分析。由于流式细胞仪具有根据尺寸和/或荧光发射颜色区分不同颗粒的能力，因此通过不同微球群体进行多通道分析是可能的。差异染色的微球在两个不同的波长处发光，从而使得能够区分聚集体，并且在一个实施方式中，允许区分最多达约25个不同的微球组，在另一个实施方式中，最多达约100个不同的微球组，并且在另一个实施方式中，大于100个不同的微球组。在每次分析中使用一些对照珠以确保结果的质量控制。
在另一个实施方式中，所述检测器模块是能够进行荧光检测的光学显微镜。
除非本文中另外说明或明显与上下文相矛盾，否则术语“一个”、“一种”和“该”以及类似指示物的使用(具体地，在以下权利要求的背景中)将视为包括单数和复数两者。如本文所使用的，术语第一、第二等不表示任何特定顺序，而仅是为了方便起见表示例如，多个层。除非另外说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”将视为是开放式术语(即，表示“包括，但不限于”)。除非在本文中另外说明，否则对数值范围的列举仅意欲用作单独地提及属于该范围的每个单独的值的速记方法，并且如在本文中单独列举一样，将每个单独的值引入本说明书。所有范围的端点包含在所述范围内并且是可独立地组合的。除非本文中另外说明或明显与上下文相矛盾，否则可以以适合的顺序进行本文所述的所有方法。除非另外要求保护，否则任何和全部实施例或示例性语言(例如，“如”)的使用仅旨在更好地描述本发明并且不对本发明范围造成限制。如本文所使用的，本说明书中任何语言均不应视为将任何未要求保护的元素表示为实践本发明所必需的。
尽管已参考示例性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解在不背离本发明范围的情况下，可以进行多种改变，并且等价物可以替代本发明的元素。另外，在不背离其必需范围的情况下，可以做出多种修改，从而使具体情况或材料适合于本发明的教导内容。因此，旨在本发明不限于作为对于实施本发明所考虑的最佳方式所公开的具体实施方式，而是本发明将包括属于所附权利要求范围的所有实施方式。除非本文中另外说明或明显与上下文相矛盾，否则本发明涵盖了处于其所有可能变化形式的上述元素的任何组合。

Claims (20)

1.一种生物化学修饰载体颗粒的方法，包括：
将含有悬浮载体颗粒的液体介质沿流动路径流动通过通道，
垂直于所述流动路径或与所述流动路径成角度应用声学驻波并将所述悬浮载体颗粒保持在通道中的点处以提供保持的载体颗粒，
将含有第一生物化学反应物的第一反应物溶液流动通过所述通道并使所述第一生物化学反应物与所述保持的载体颗粒结合以提供修饰的保持的载体颗粒，
可选地将第一清洗溶液流动通过所述通道以除去未结合的第一生物化学反应物，
可选地将含有第二生物化学反应物的第二反应物溶液流动通过所述通道并使所述第二生物化学反应物与所述保持的载体颗粒结合以提供进一步修饰的保持的载体颗粒，
可选地将第二清洗溶液流动通过所述通道以除去未结合的第二生物化学反应物，和
通过声学驻波释放所述修饰的保持的载体颗粒或进一步修饰的保持的载体颗粒以用于进一步处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述通道为微通道并且所述微通道的宽度为约50微米至约2毫米。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述通道为宏通道并且所述宏通道的宽度大于约2毫米至约50毫米。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述声学驻波为多维声学驻波。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述声学驻波是通过超声换能器-反射器对产生的，其中超声换能器和反射器位于所述流动通道相对的壁上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述通道包含与所述流动路径连通的透声材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述透声材料为定向聚丙烯或低密度聚乙烯。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述透声材料提高了所述保持的载体颗粒的局部浓度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述流动路径的体积为0.05至100mL。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体颗粒为微粒、纳米带、磁珠、顺磁珠或聚合物珠。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述载体颗粒包含结合抗原的受体分子。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述颗粒为具有连接到其上的特异地结合细胞表面标志物的单克隆抗体的微粒或纳米带。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述细胞表面标志物为T细胞表面标志物或干细胞表面标志物。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述载体颗粒形成混悬液阵列。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一生物化学反应物和所述第二生物化学反应物各自独立地为抗体、适体、受体、链亲和素-生物素对或多核苷酸。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一生物化学反应物是怀疑含有抗原的样品，并且所述第二生物化学反应物为结合至所述抗原的标记的抗体。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一生物化学反应物或所述第二生物化学反应物包含可检测的标记物。
18.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述声学驻波释放所述修饰的保持的颗粒或进一步修饰的保持的颗粒以用于进一步处理包括将所述颗粒流动至检测器模块。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述检测器模块为流式细胞仪或荧光显微镜。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述通道形成微流体芯片的部分。
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