CN110777048A - 一种高通量单外泌体分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种高通量单外泌体分离装置，本发明借鉴了“单细胞测序技术”中通过基于微流控的微液滴方法对单个细胞进行分离的方法，在已经完成了外泌体分离提取的基础上，制造微液滴；并将微液滴通入本发明的高通量单外泌体分离装置中，随着多级分离单元进行逐级分离，直至最后通入直径为200nm的分流道内，200nm的分流道内只能并排通入包含一个外泌体的微液滴，实现对外泌体群体的单个分离；接着，将分离结束的包含单个外泌体的微液滴输送至归并模块，并且通过多级归并单元进行逐级归并，最终归并至单条的输出流道进行检测以及输出，以得到大量包含单个外泌体的微液滴。为后续高通量单外泌体检测技术做好分离工作。
Description
技术领域
本发明涉及外泌体分析技术领域，尤其涉及一种高通量单外泌体分离装置。
背景技术
“单外泌体分析技术”是一种将近年来发展迅猛的“单细胞测序技术”的核心技术在外泌体领域拓展的思路。
“单细胞测序技术”所解决的核心问题便是：细胞群体异质性。
在常规的测序方法中，研究的其实是细胞群体中，信号(差异)的均值情况。在实际情况中，细胞群体可能是由不同的细胞类型组成的，而哪怕在相同的细胞类型中，这些细胞也不太可能都处于相同的状态(例如细胞周期等)。常规的细胞测序方法忽略了这些细胞间的差异，得到的仅仅是细胞群体的平均情况，导致了很多重要的信息(差异)丢失。正是因为如此，“单细胞测序技术”可以提供更细节的信息，尊重细胞群体的异质性，得到了更多有价值的结果，促进了对于疾病发生发展规律的理解，以及促进了新的治疗手段的研发。
而外泌体事实上也存在非常大的异质性，外泌体的异质性来源其实也是细胞群体异质性导致的，来源于不同类型的细胞的外泌体之间具有差异，来源于同种但不同状态的细胞的外泌体间具有差异，常规的外泌体测序技术其实测得的是这些具有异质性的外泌体的平均情况。因此，“单外泌体分析技术”的实现是接下来外泌体研究领域的急需解决的重要技术问题。
要实现“单外泌体分析技术”，首先要解决的问题是实现“单外泌体分离”。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可以实现单外泌体分离的高通量单外泌体分离装置。
为达到上述目的，本发明提出一种高通量单外泌体分离装置，包括分离模块和归并模块；
所述分离模块包括一条输入流道和多级分离单元；每一级所述分离单元均包括多条分流道；
所述输入流道的出料端与第一级分离单元中至少两条分流道的进料端相连通；
每一级所述分离单元中分流道的出料端与下一级分离单元中至少两条分流道的进料端相连通，以形成树状拓扑结构；
所述归并模块包括一条输出流道和多级归并单元；每一级所述归并单元均包括多条合并流道；
所述输出流道的进料端与第一级归并单元中至少两条合并流道的出料端相互连通；
每一级所述归并单元中合并流道的进料端与下一级归并单元中至少两条合并流道的出料端相连通，以形成树状拓扑结构；
末级分离单元中分流道的出料端与末级归并单元中合并流道的进料端相连通，并且所述末级分离单元中所述分流道与所述归并单元中所述合并流道为一一对应连接。
优选的，所述输入流道的输入端连通有两条相向而行的油道。
优选的，所述输出流道流经外泌体检测装置。
优选的，所述输出流道靠近出料端位置连通有一条废弃流道。
优选的，所述废弃流道与所述输出流道的连接端预设有一个三通旋转阀。
优选的，多级所述分离单元中，每一级所述分离单元中所述分流道的直径随着所述分离单元级数的增加呈逐级递减；所述末级分离单元中的所述分流道的直径为200nm。
优选的，所述输出流道和所述合并流道的直径为200nm
优选的，所述输入流道的出料端与所述第一级分离单元中两条分流道的进料端相连通；
每一级所述分离单元中每一条所述分流道的出料端与下一级所述分离单元中两条分流道的进料端相连通，以形成树状拓扑结构；
所述输出流道的进料端与所述第一级归并单元中两条所述合并流道的出料端相互连通；
每一级所述归并单元中每一条所述合并流道的进料端与下一级归并单元中两条所述合并流道的出料端相连通，以形成树状拓扑结构。
与现有技术相比，本发明的优势之处在于：本发明借鉴了“单细胞测序技术”中通过基于微流控的微液滴方法对单个细胞进行分离的方法，在已经完成了外泌体分离提取的基础上，制造微液滴；并将微液滴通入本发明的高通量单外泌体分离装置中，随着多级分离单元进行逐级分离，直至最后通入直径为200nm的分流道内，200nm的分流道内只能并排通入包含一个外泌体的微液滴，实现对外泌体群体的单个分离；接着，将分离结束的包含单个外泌体的微液滴输送至归并模块，并且通过多级归并单元进行逐级归并，最终归并至单条的输出流道；
输出流道将包含有单个外泌体的微液滴输送至外泌体检测装置进行检测，若检测到空的微液滴，通过废弃流道进行排除，最终得到大量包含单个外泌体的微液滴。为后续高通量单外泌体检测技术做好分离工作。
附图说明
图1为本发明实施例中分离模块的结构示意图；
图2为本发明实施例中归并模块的结构示意图；
图3为本发明实施例中高通量单外泌体分离装置的整体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案作进一步地说明。
本发明提出一种高通量单外泌体分离装置，包括分离模块和归并模块；
如图1所示，分离模块包括一条输入流道1和多级分离单元2；每一级分离单元2均包括多条分流道21。
输入流道1的出料端与第一级分离单元2中至少两条分流道21的进料端相连通；
每一级分离单元2中分流道21的出料端与下一级分离单元2中至少两条分流道21的进料端相连通，以形成树状拓扑结构；
如图2所示，归并模块包括一条输出流道3和多级归并单元4；每一级归并单元4均包括多条合并流道41；
输出流道3的进料端与第一级归并单元4中至少两条合并流道41的出料端相互连通；
每一级归并单元4中合并流道41的进料端与下一级归并单元4中至少两条合并流道41的出料端相连通，以形成树状拓扑结构；
如图3所示，末级分离单元2中分流道21的出料端与末级归并单元4中合并流道41的进料端相连通，并且末级分离单元2中分流道21与归并单元4中合并流道41为一一对应连接。
实际应用中，输入流道1输出端连接的分流道21的数量、上一级分离单元2中分流道21的输出端连接的下一级分离单元2中分流道21的数量、输出流道3输入端连接的合并流道41的数量、以及上一级输出流道3中合并流道41的输入端连接的下一级分离单元2中合并流道41的数量，操作人员根据实际的外泌体微液滴的输入量以及流通量进行适当的增加。在本实施例中，如图1和图2所示，数量均为两条。
在本实施例中，输入流道1的输入端连通有两条相向而行的油道6，油道6的作用在于向系统内通入油，利用油裹挟着含有外泌体的微液滴，在装置内逐级流动。
在本实施例中，输出流道3流经外泌体检测装置7，外泌体检测装置7的目的在于用紫外分光光度法测量微液滴中蛋白质和核酸的含量来判断其中是否含有外泌体；此外，除了利用外泌体检测装置7进行检测，操作人员也可以预先通过染料、荧光抗体等物质对外泌体进行标记，从而可以检测到微液滴中是否含有荧光标记，进一步判断微液滴为空微液滴还是内部具有外泌体。
在本实施例中，输出流道3靠近出料端位置连通有一条废弃流道5；废弃流道5设置的目的在于：若检测到空微液滴，便于空微液滴从废弃流道5流出，为后续高通量单外泌体检测技术做好分离工作。
在本实施例中，废弃流道5与输出流道3的连接端预设有一个三通旋转阀，三通旋转阀设置的目的在于，若检测装置7检测到有空微液滴出现，连通输出流道3和废弃流道5，使得空微液滴顺着废弃流道5流出；若未检测到空微液滴，则连通输出流道3的输出端，关闭废弃流道5，将带有外泌体的微液滴从输出流道3进行单个输出。
在本实施例中，多级分离单元2中，每一级分离单元2中分流道21的直径随着分离单元2级数的增加呈逐级递减；末级分离单元2中的分流道21的直径为200nm，输出流道3和合并流道41的直径为200nm，200nm流道直径的设置，保证经过细分后的微液滴流入流道内后，流道内只能并排通入包含一个外泌体的微液滴，实现对外泌体群体的单个分离。
本发明的工作原理为：本发明借鉴了“单细胞测序技术”中通过基于微流控的微液滴方法对单个细胞进行分离的方法，在已经完成了外泌体分离提取的基础上，制造微液滴；并将微液滴通入本发明的高通量单外泌体分离装置中，随着多级分离单元2进行逐级细分，如对微液滴体积进行二分之一、四分之一随后八分之一的细分，直至最后通入直径为200nm的分流道21内，200nm的分流道21内只能并排通入包含一个外泌体的微液滴，实现对外泌体群体的单个分离；接着，将细分后的微液滴输送至归并模块，并且通过多级归并单元4进行逐级归并，最终归并至单条的输出流道3进行检测以及输出；由于归并模块中合并流道41的管径都在200nm样子，因此，也能保证最后归并到输出流道3内的微液滴也最多只能包含一个外泌体，不会有重叠。
输出流道3将包含有单个外泌体的微液滴输送至外泌体检测装置7进行检测，若检测到未包含有外泌体的微液滴，通过废弃流道5进行排除，否则从输出流道3进行输出，最终得到大量包含单个外泌体的微液滴，为后续高通量单外泌体检测技术做好分离工作。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高通量单外泌体分离装置，其特征在于，包括分离模块和归并模块；
所述分离模块包括一条输入流道和多级分离单元；每一级所述分离单元均包括多条分流道；
所述输入流道的出料端与第一级分离单元中至少两条分流道的进料端相连通；
每一级所述分离单元中每一条分流道的出料端与下一级分离单元中至少两条分流道的进料端相连通，以形成树状拓扑结构；
所述归并模块包括一条输出流道和多级归并单元；每一级所述归并单元均包括多条合并流道；
所述输出流道的进料端与第一级归并单元中至少两条合并流道的出料端相互连通；
每一级所述归并单元中每一条合并流道的进料端与下一级归并单元中至少两条合并流道的出料端相连通，以形成树状拓扑结构；
末级分离单元中分流道的出料端与末级归并单元中合并流道的进料端相连通，并且所述末级分离单元中所述分流道与所述归并单元中所述合并流道为一一对应连接。
2.根据权利要求1所述的高通量单外泌体分离装置，其特征在于，所述输入流道的输入端连通有两条相向而行的油道。
3.根据权利要求1所述的高通量单外泌体分离装置，其特征在于，所述输出流道流经外泌体检测装置。
4.根据权利要求1所述的高通量单外泌体分离装置，其特征在于，所述输出流道靠近出料端位置连通有一条废弃流道。
5.根据权利要求4所述的高通量单外泌体分离装置，其特征在于，所述废弃流道与所述输出流道的连接端预设有一个三通旋转阀。
6.根据权利要求1所述的高通量单外泌体分离装置，其特征在于，多级所述分离单元中，每一级所述分离单元中所述分流道的直径随着所述分离单元级数的增加呈逐级递减；所述末级分离单元中的所述分流道的直径为200nm。
7.根据权利要求1所述的高通量单外泌体分离装置，其特征在于，所述输出流道和所述合并流道的直径为200nm。
8.根据权利要求1所述的高通量单外泌体分离装置，其特征在于，所述输入流道的出料端与所述第一级分离单元中两条分流道的进料端相连通；
每一级所述分离单元中每一条所述分流道的出料端与下一级所述分离单元中两条分流道的进料端相连通，以形成树状拓扑结构；
所述输出流道的进料端与所述第一级归并单元中两条所述合并流道的出料端相互连通；
每一级所述归并单元中每一条所述合并流道的进料端与下一级归并单元中两条所述合并流道的出料端相连通，以形成树状拓扑结构。
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