CN110499240A - 囊泡筛选装置、筛选方法及均一囊泡的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的囊泡筛选装置包括筛选滤膜和滤膜定位组件，筛选滤膜的两表面分别与滤膜定位组件形成第一封闭空间和第二封闭空间，滤膜定位组件上设置有用于将GUV溶液注入第一封闭空间内的注液口、用于排出第二封闭空间内的GUV溶液的排液口及用于抽吸第一封闭空间内的GUV溶液的吸液口；本发明的囊泡筛选方法利用该筛选装置筛选囊泡，使注液口与排液口之间形成压差，注液口与吸液口之间形成压差提供侧向力，使第一封闭空间内的GUV侧向流动，能够降低囊泡筛选时滤孔堵塞和囊泡被挤压破坏的几率，提高筛选效率；本发明的均一囊泡的制备方法，能够用同一装置替换滤膜后进行囊泡的预制备和筛选，不仅能防止滤孔堵塞囊泡被挤破，还能获得更多、更均一的囊泡。

Description

囊泡筛选装置、筛选方法及均一囊泡的制备方法

技术领域

本发明涉及囊泡的制备，尤其涉及一种囊泡筛选装置、筛选方法及均一囊泡的制备方法。

背景技术

巨型单层囊泡(Gaint Unilarnellar Vesieles，GUV)作为研究生物细胞理化性质的简单模型，已广泛应用于细胞(膜)行为与功能、生物反应器等研究。目前制备的GUV直径在1μm～100μm大小不等，其宽范的尺寸分布限制了相关研究的开展，获得均一尺寸GUV对于科学研究和应用都具有十分重要的意义。

目前均一单层膜囊泡的制备方法主要有超声处理、微流控、限制区域电形成法。超声处理法产生的大部分为大单层囊泡(Large Unilarnellar Vesieles，LUV)，尺寸多在1μm以下，不适用于制备更大尺寸的GUV；微流控法制备囊泡尺寸均一可控，但膜结构中含有残余溶质会影响其性质；限制区域电形成法产量较低，流程工艺较复杂。因此，目前常用的方法仍是采用电形成的方式制备大量GUV，再通过筛选的方法获得均一的GUV。常用的筛选方法有透析和滤过两种，其中透析法效率较低，滤过法更为常用，但采用现有滤过装置和滤过法制备囊泡时，常常出现滤孔堵塞、囊泡被挤压破坏的情况，会影响筛选效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种囊泡筛选装置、筛选方法以降低囊泡筛选时滤孔堵塞和囊泡被挤压破坏的几率，提高筛选效率，并提供一种均一囊泡的制备方法，以获得更多均一囊泡。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：

一种囊泡筛选装置，其特征在于，包括筛选滤膜和用于定位所述筛选滤膜的滤膜定位组件，所述筛选滤膜上设置有第一滤孔，所述筛选滤膜的两表面分别与所述滤膜定位组件形成第一封闭空间和第二封闭空间，其中，所述滤膜定位组件上设置有：

注液口，其用于将GUV溶液注入所述第一封闭空间内；

排液口，其用于排出所述第二封闭空间内的GUV溶液；及

吸液口，其用于抽吸第一封闭空间内的GUV溶液；

可选的，所述滤膜定位组件包括：

第一覆盖件，其用于覆盖在筛选滤膜的其中一表面，并与所述筛选滤膜形成所述第一封闭空间；

第二覆盖件，其用于覆盖在筛选滤膜的另一表面，并与所述筛选滤膜形成所述第二封闭空间；及

夹紧件，其用于将所述筛选滤膜压紧在所述第一覆盖件和所述第二覆盖件之间。

可选的，所述第一覆盖件包括第一盖板和第一密封垫圈，所述第二覆盖件包括第二盖板和所述第二密封垫圈，其中，所述第一密封垫圈设置在所述第一盖板和所述筛选滤膜之间，所述第二密封圈设置在所述第二盖板和所述筛选滤膜之间，使所述第一盖板、所述第一密封垫圈、所述筛选滤膜、所述第二密封垫圈和所述第二盖板依次层叠，且所述第一盖板、所述第一密封垫圈和所述筛选滤膜围成所述第一封闭空间，所述第二盖板、所述第二密封垫圈和所述筛选滤膜围成所述第二封闭空间，所述夹紧件包括螺栓，所述螺栓紧固在所述第一盖板和所述第二盖板之间。

可选的，所述第一盖板和所述第二盖板为铁氟龙板。

可选的，所述筛选滤膜为聚碳酸脂筛选滤膜。

可选的，所述第一封闭空间和所述第二封闭空间内均填充有用于支撑所述筛选滤膜的填充支撑物，所述填充支撑物上设置有GUV溶液通过的通道。

可选的，从朝向所述筛选滤膜的表面的方向看，所述注液口、所述排液口和所述吸液口依次分布，使所述注液口位于所述排液口的一侧，所述吸液口位于所述排液口的另一侧。

本发明还提供一种囊泡筛选方法，采用上述任意一项所述的囊泡筛选装置筛选囊泡，所述筛选方法包括：

将待筛选的GUV溶液以第一速度从注液口注入第一封闭空间；

将已经筛选滤膜筛选过的GUV溶液以第二速度从排液口排出第二封闭空间；

以第三速度从吸液口抽吸第一封闭空间内的GUV溶液；

其中，所述第三速度小于第一速度。

一种均一囊泡的制备方法，包括：

预制备：形成待筛选的GUV溶液，

采用上述任一种所述的筛选装置筛选囊泡，筛选方法包括：

将所述待筛选的GUV溶液以第一速度从注液口注入第一封闭空间；

将已经滤膜筛选过的GUV溶液以第二速度从排液口抽吸出第二封闭空间；

以第三速度从吸液口抽吸第一封闭空间内的GUV溶液，所述第三速度小于第一速度；

其中，预制备工序形成的所述待筛选的GUV溶液中，GUV的最大直径为Dmax，Dmax大于所述第一滤孔直径。

可选的，该均一囊泡的制备方法中，采用制备滤膜替换所述筛选滤膜，所述制备滤膜上设置有第二滤孔，所述第二滤孔的直径大于所述第一滤孔的直径，并通过所述滤膜定位组件定位所述制备滤膜形成囊泡预制备装置，采用所述囊泡预制备装置预制备形成所述待筛选的GUV溶液，预制备时：

所述吸液口的抽吸速度为零，使GUV溶液反复通过制备滤膜后获取所述待筛选的GUV溶液。

本发明的囊泡筛选装置、筛选方法，能够降低囊泡筛选时滤孔堵塞和囊泡被挤压破坏的几率，提高筛选效率；本发明的均一囊泡的制备方法，能够用同一装置替换滤膜后进行囊泡的预制备和筛选，且筛选时能够降低囊泡筛选时滤孔堵塞的风险和囊泡被挤破的几率，获得更多、更均一囊泡。

附图说明

图1显示为本发明的囊泡筛选装置的一示例性的剖面结构示意图；

图2显示为图1的爆炸结构示意图；

图3显示为囊泡预制备装置的操作示意图；

图4显示为囊泡筛选装置的操作示意图；

图5显示为本发明中囊泡预制备的原理图；

图6显示为本发明中囊泡筛选的原理图。

实施例中附图标记说明包括：

滤膜定位组件1、筛选滤膜2、第一封闭空间3、第二封闭空间4、第一覆盖件11、注液口11a、吸液口11b、第一盖板111、第一密封垫圈112、第二覆盖件12、第二盖板121、第二密封垫圈122、排液口12a、夹紧件13、第一滤孔21、第二滤孔51、制备滤膜5。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，自始至终相同附图标记表示相同的组件。

本发明提供一种囊泡筛选装置，结合参见图1、图2、图4、图6，包括筛选滤膜2和用于定位筛选滤膜2的滤膜定位组件1，筛选滤膜2上设置有第一滤孔21，筛选滤膜2的两表面分别与滤膜定位组件1形成第一封闭空间3和第二封闭空间4，筛选滤膜2用于分离直径大于第一滤孔21的GUV和直径小于第一滤孔21的GUV，滤膜定位组件1上设置有注液口11a、排液口12a和吸液口11b，其中，注液口11a用于将GUV溶液注入第一封闭空间3内，排液口12a用于排出第二封闭空间4内已经筛选滤膜2筛选的GUV溶液；吸液口11b用于抽吸第一封闭空间3内的GUV溶液。

筛选时，注液口11a与排液口12a之间形成压差并驱使所述第一封闭空间3内直径小于第一滤孔21的GUV穿过筛选滤膜2，注液口11a与吸液口11b之间形成压差使第一封闭空间3内的GUV侧向流动。此处的侧向流动即表示由注液口11a向吸液口11b方向流动。

在实际实施过程中，可以开设两个与第一封闭空间3贯通的通液口，这两个通液口中任一个作为注液口11a时，另一个则作为吸液口11b。筛选过程中，可以一直往同一个通液口(如:11a或11b)注入GUV溶液；也可以先从一个通液口注入GUV，从另一个通液口抽吸GUV，再从另一个通液口注入GUV，从前一个通液口抽吸GUV，往复注入和抽吸(例如：11a口注入11b口抽吸与11b口注入11a口抽吸交替进行)，达到筛选目的，且往复筛选时，筛选效率更高。在实际实施过程中，可以利用注射器实现GUV溶液的注入和抽吸，推动注射器实现GUV溶液注入，抽拉注射器，实现GUV溶液的抽吸。

采用本发明的囊泡筛选装置筛选GUV囊泡时，只需要从注液口11a注入待筛选的GUV溶液，在吸液口11b施加吸力，使注液口11a与吸液口11b之间形成压差，就能使第一封闭空间3内的GUV溶液在侧向流动力(也就是从注液口11a向吸液口11b流动的流动力)的作用下侧向移动，筛选滤膜2表面的GUV既受到流向排液口12a的流动力，也受到流向吸液口11b的流动力，使直径小于第一滤孔21的GUV能够穿过第一滤孔21，直径大于第一滤孔21的GUV无法通过第一滤孔21，侧向流动力会驱使直径较大的GUV侧向流动，防止其封堵滤孔，从而降低囊泡筛选时滤孔堵塞和囊泡被挤压破坏的几率，提高筛选效率。

在一些实施例中，结合参见图1、图2，滤膜定位组件1包括：

第一覆盖件11，其用于覆盖在筛选滤膜2的其中一表面，并与筛选滤膜2形成第一封闭空间3；

第二覆盖件12，其用于覆盖在筛选滤膜2的另一表面，并与筛选滤膜2形成第二封闭空间4；及

夹紧件13，其用于将筛选滤膜2压紧在第一覆盖件11和第二覆盖件12之间。

安装该囊泡筛选装置时，只需要将第一覆盖件11和第二覆盖件12分别覆盖在筛选滤膜2的两个筛选滤膜2表面，再利用夹紧件13将筛选滤膜2压紧在第一覆盖件11和第二覆盖件12之间即完成安装，这种结构的滤膜定位组件1能够便捷的拆装或更换筛选滤膜2。

在一些实施例中，结合参见图1、图2，第一覆盖件11包括第一盖板111和第一密封垫圈112，第二覆盖件12包括第二盖板121和第二密封垫圈122，其中，第一密封垫圈112设置在第一盖板111和筛选滤膜2之间，第二密封圈设置在第二盖板121和筛选滤膜2之间，使第一盖板111、第一密封垫圈112、筛选滤膜2、第二密封垫圈122和第二盖板121依次层叠，且第一盖板111、第一密封垫圈112和筛选滤膜2围成所述第一封闭空间3，第二盖板121、第二密封垫圈122和筛选滤膜2围成第二封闭空间4，这种结构的滤膜定位组件，结构简单、成本较低。但在实际实施过程中，第一覆盖件11和第二覆盖件12也可以包括块状或其他形状的主体覆盖件，可以在第一覆盖件11和第二覆盖件12上开设凹槽以分别形成第一封闭空间3和第二封闭空间4，还可以仅在其中一个覆盖件上开设凹槽，另一个覆盖件任采用盖板加密封垫圈的形式，只要该滤膜定位组件1能够与筛选滤膜2的两个表面分别形成第一密封空间和第二密封空间即可。

在一些实施例中，夹紧件13包括螺栓、螺母，螺栓紧固在第一盖板111和第二盖板121之间，为防止螺栓连接处漏液，通常该螺栓设置在第一密封垫圈112和第二密封垫圈122的外围部位。在另一些实施例中，该夹紧件13还可以是弹性夹，该弹性夹包括第一夹臂、第二夹臂及用于驱使第一夹臂和第二夹臂相向移动的扭簧，第一夹臂与第一覆盖件11固接，第二夹臂与第二覆盖件12固接，通过扭簧的扭力使筛选滤膜2被夹在第一覆盖件11和第二覆盖件12之间。

在一些实施例中，第一盖板111和第二盖板121为铁氟龙板，在实际实施过程中，该第一盖板111和第二盖板121也可以采用其他塑脂材料、金属等，也能够实现对筛选滤膜2的定位安装。

在一些实施例中，筛选滤膜2为聚碳酸脂筛选滤膜。

在一些实施例中，第一封闭空间3和第二封闭空间4内均填充有用于支撑所述筛选滤膜2的填充支撑物(图未示)，填充支撑物上设置有GUV溶液通过的通道。能够防止筛选滤膜2在流动力的作用下过渡形变后贴附在第一覆盖件11和第二覆盖件12上，有利于更可靠的筛选GUV。

在一些实施例中，填充支撑物可以是滤纸。例如，填充支撑物可以采用层叠的滤纸，也可以由滤纸制成的滤纸支撑结构后置入对应的封闭空间内。

在一些实施例中，从朝向筛选滤膜2的表面的方向看，结合参见图1、图2，注液口11a、排液口12a和吸液口11b依次分布，也就是注液口11a位于排液口12a的一侧，吸液口11b位于所述排液口12a的另一侧。这种设置方式，能够使第一封闭空间3内从注液口11a向吸液口11b流动GUV更快速的通过筛选滤膜2并被排出，筛选效率更高。当然，在实际实施过程中，排液口12a也可以不设置在注液口11a和吸液口11b的中间，也能够提供一定的侧向流动力，防止直径大于第一滤孔21的GUV堵塞第一滤孔21。

对应的，本发明还提供一种囊泡筛选方法，结合参见图1、图2、图4、图6，图4、图6中的箭头表示筛选时GUV溶液的流动方向，筛选时采用上述实施例中任意一种筛选装置筛选囊泡，具体的筛选方法包括：

将待筛选的GUV溶液以第一速度从注液口11a注入第一封闭空间3；

将已经筛选滤膜2筛选过的GUV溶液以第二速度从排液口12a排出第二封闭空间4；

以第三速度从吸液口11b抽吸第一封闭空间3内的GUV溶液；

其中，第三速度小于第一速度，有利于使第一封闭空间3内直径小于第一滤孔的GUV更顺利的通过筛选滤膜2。

这种筛选方法，能够使直径小于滤孔的GUV快速通过滤孔后进入第二封闭空间4内并被排出。

在实际实施过程中，可以采用第一注射器向注液口11a注入待筛选的GVU溶液，采用第二注射器抽吸从排液口12a抽吸GVU溶液，采用第三注射器从吸液口11b抽吸已筛选的均一GVU溶液。若筛选过程中，滤孔的直径为Dmin，则筛选后的GVU直径均大于Dmin。

对应的，本发明还提供一种均一囊泡的制备方法，结合图1至图6，包括：

预制备：形成待筛选的GUV溶液；

采用上述各实施例中任一种实施例中所述的筛选装置筛选囊泡，筛选方法包括：

将所述待筛选的GUV溶液以第一速度从注液口11a注入第一封闭空间3；

将已经滤膜筛选过的GUV溶液以第二速度从排液口12a抽吸出第二封闭空间4；

以第三速度从吸液口11b抽吸第一封闭空间3内的GUV溶液，该第三速度小于该第一速度；

其中，预制备工序形成的待筛选的GUV溶液中，GUV的最大直径为Dmax，Dmax大于第一滤孔21直径的Dmin。

也就是先预制备待筛选的GUV溶液后，再进行筛选，使得筛选时最终从排液口12a排出的GUV溶液中GUV的直径小于Dmin，留存的GUV的直径范围在Dmin～Dmax之间。

在一些实施例中，结合图1、图2、图3、图5，采用制备滤膜5替换筛选滤膜2，制备滤膜5上设置有第二滤孔51，第二滤孔51的直径Dmax大于第一滤孔21的直径Dmin，并通过滤膜定位组件1定位制备滤膜形成囊泡预制备装置，采用囊泡预制备装置预制备形成待筛选的GUV溶液，预制备时：

吸液口11b的抽吸速度为零，将GUV溶液从注液口11a注入第一密封空间3并从排液口12a抽吸第二密封空间内的GUV溶液，再将GUV溶液从排液口12a注入第二密封空间4并从注液口11a抽吸第一密封空间3内的GUV溶液，使GUV溶液反复通过制备滤膜5后获取待筛选的GUV溶液，这种往复通过制备滤膜的方式制备效率更高。当然，实际实施时，也可以每次都从注液口11a向第一密封空间3注入GUV溶液，从排液口12a抽吸GUV溶液；或者每次都从排液口12a注入GUV溶液，从注液口11a抽吸GUV溶液。

也就是预制备待筛选的GUV溶液时，采用制备滤膜5，其滤孔直径为Dmax，通过挤压使大直径囊泡最终被挤压成直径小于Dmax的囊泡，预制备完成后形成，拆除制备滤5膜，安装筛选滤膜2后进行筛选，第二滤膜的直径为Dmin，使得最终从排液口12a排出的GUV溶液中GUV的直径小于Dmin，留存的GUV的直径范围在Dmin～Dmax之间，留存的GUV即为最终筛选出的均一囊泡。

在一些实施例中，初始GUV溶液往复通过制备滤膜11次后形成所述待筛选的GUV溶液。

在实际实施过程中，预制备待筛选的GUV溶液和筛选囊泡时，可以将对应的囊泡制备装置及囊泡筛选装置均置入温控装置中，更便于控制滤膜的温度，使预制备时，高于囊泡膜组份的相变温度，有利于防止预制备时囊泡被挤破，筛选时，低于囊泡膜组份的相变温度，则有利于囊泡在筛选过程中保持原有直径大小，有利于筛选出更多、更均一的囊泡。

在本发明描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

本发明的描述中，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、组件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、组件、部件和/或组的存在或添加。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种囊泡筛选装置，其特征在于，包括筛选滤膜和用于定位所述筛选滤膜的滤膜定位组件，所述筛选滤膜上设置有第一滤孔，所述筛选滤膜的两表面分别与所述滤膜定位组件形成第一封闭空间和第二封闭空间，其中，所述滤膜定位组件上设置有：

注液口，其用于将GUV溶液注入所述第一封闭空间内；

排液口，其用于排出所述第二封闭空间内的GUV溶液；及

吸液口，其用于抽吸第一封闭空间内的GUV溶液。

2.根据权利要求1所述的囊泡筛选装置，其特征在于：所述滤膜定位组件包括：

第一覆盖件，其用于覆盖在筛选滤膜的其中一表面，并与所述筛选滤膜形成所述第一封闭空间；

第二覆盖件，其用于覆盖在筛选滤膜的另一表面，并与所述筛选滤膜形成所述第二封闭空间；及

夹紧件，其用于将所述筛选滤膜压紧在所述第一覆盖件和所述第二覆盖件之间。

3.根据权利要求2所述的囊泡筛选装置，其特征在于：所述第一覆盖件包括第一盖板和第一密封垫圈，所述第二覆盖件包括第二盖板和第二密封垫圈，其中，所述第一密封垫圈设置在所述第一盖板和所述筛选滤膜之间，所述第二密封圈设置在所述第二盖板和所述筛选滤膜之间，所述第一盖板、所述第一密封垫圈、所述筛选滤膜、所述第二密封垫圈和所述第二盖板依次层叠，且所述第一盖板、所述第一密封垫圈和所述筛选滤膜围成所述第一封闭空间，所述第二盖板、所述第二密封垫圈和所述筛选滤膜围成所述第二封闭空间。

4.根据权利要求3所述的囊泡筛选装置，其特征在于：所述第一盖板和所述第二盖板为铁氟龙板。

5.根据权利要求1所述的囊泡筛选装置，其特征在于：所述筛选滤膜为聚碳酸脂筛选滤膜。

6.根据权利要求1所述的囊泡筛选装置，其特征在于：所述第一封闭空间和所述第二封闭空间内均填充有用于支撑所述筛选滤膜的填充支撑物，所述填充支撑物上设置有GUV溶液通过的通道。

7.根据权利要求1所述的囊泡筛选装置，其特征在于：从朝向所述筛选滤膜的表面的方向看，所述注液口、所述排液口和所述吸液口依次分布，使所述注液口位于所述排液口的一侧，所述吸液口位于所述排液口的另一侧。

8.一种囊泡筛选方法，其特征在于：采用权利要求1～7中任一项所述的囊泡筛选装置筛选囊泡，所述筛选方法包括：

将待筛选的GUV溶液以第一速度从注液口注入第一封闭空间；

将已经筛选滤膜筛选过的GUV溶液以第二速度从排液口排出第二封闭空间；

以第三速度从吸液口抽吸第一封闭空间内的GUV溶液；

其中，所述第三速度小于第一速度。

9.一种均一囊泡的制备方法，其特征在于，包括：

预制备：形成待筛选的GUV溶液，

采用权利要求1～7中任一项所述的筛选装置筛选囊泡，筛选方法包括：

将所述待筛选的GUV溶液以第一速度从注液口注入第一封闭空间；

将已经筛选滤膜筛选过的GUV溶液以第二速度从排液口抽吸出第二封闭空间；

以第三速度从吸液口抽吸第一封闭空间内的GUV溶液，所述第三速度小于第一速度；

其中，预制备工序形成的所述待筛选的GUV溶液中，GUV的最大直径大于所述第一滤孔的直径。

10.根据权利要求9所述的一种均一囊泡的制备方法，其特征在于：采用制备滤膜替换所述筛选滤膜，所述制备滤膜上设置有第二滤孔，所述第二滤孔的直径大于所述第一滤孔的直径，并通过所述滤膜定位组件定位所述制备滤膜形成囊泡预制备装置，采用所述囊泡预制备装置预制备形成所述待筛选的GUV溶液，预制备时：

所述吸液口的抽吸速度为零，使GUV溶液反复通过制备滤膜后获取所述待筛选的GUV溶液。