CN111534412B - 一种用于细胞磁珠标记的器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于细胞磁珠标记的器件，包括混流入口节(1)、混合器和混流出口节(10)；其中，混流入口节(1)、混合器和混流出口节(10)依次设置；其中，所述的混合器包括不少于两节的混合出入口单元，各节混合器出口入口单元的中间设有混流节；每节混合器出入口单元依次设有混合器入口单元和混合器出口单元。本发明采用多节混流器连接式设计，利用空间扭曲的混流通道与各中间混流节，实现了自动化的细胞磁珠标记。相比试管振荡磁珠标记法，本发明能够实现更便捷、更高的标记效率，由于器件内流场对称分布，所获得的磁珠标记更加均匀可控，本发明器件能够直接与微细导管相连接，易于集成于微流控系统内。
Description
技术领域
本发明属于生物样本处理技术领域，具体涉及一种用于细胞磁珠标记的器件。
背景技术
细胞的磁珠标记在生物医学领域有着广泛的应用。利用特异性抗体磁珠标记细胞能够实现循环肿瘤细胞、母体胎儿细胞、微血管内皮细胞等多种稀有细胞的分选获取，利用结合有生物条码适体的磁珠标记稀有细胞能够实现单细胞的生化检测。随着微流控技术的发展，面向生物样本处理应用的微流控技术迅速发展。微流控芯片将生物样本的制备、处理、传输等功能集成到一个微小的芯片上，在基础研究、病理诊断、辅助治疗等领域得到广泛的应用。同时，随着3D打印技术的兴起，越来越多的研究者尝试使用3D打印技术加工微流控芯片。相比于传统的微加工技术，3D打印微流控芯片技术显示出了其设计加工快速，材料适应性广，成本低廉等优势。
传统的磁珠标记过程往往在试管内进行，利用外部振荡实现细胞与磁珠混合，再进行多次冲洗获取标记磁珠的细胞。该方法难以在微流控系统中集成应用，因此，本技术方案结合3D打印技术，设计空间扭曲的混流通道实现自动化的细胞磁珠标记，能够克服磁标记技术在微流控系统中应用局限的瓶颈问题。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于细胞磁珠标记的器件，利用空间扭曲的微混合通道混合细胞液与磁珠液，实现自动化的细胞磁珠标记。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种用于细胞磁珠标记的器件，其包括混流入口节1、混合器和混流出口节10；其中，混流入口节1、混合器和混流出口节10依次设置；其中，所述的混合器包括不少于两节的混合出入口单元，各节混合器出口入口单元的中间设有混流节；每节混合器出入口单元依次设有混合器入口单元和混合器出口单元。
优选地，所述的混合器包括三节或三节以上的混合出入口单元，以保证混合均匀。
其中，所述的器件是依次独立的，也可以是一体成型的，如通过3D打印一体成型的。
其中，所述的混流入口节1的入口端设有第一入口11和第二入口12；所述的混流入口节1的出口端设有混流支流出口14；所述的混流入口节1的内部设有混流球形腔室13；其中，混流球形腔室13连通第一入口11、第二入口12和混流支流出口14；其中，所述的第一入口和第二入口分别为细胞液入口和磁珠液入口。
其中，所述的混流器入口单元包括入口面21，混流通道22和出口面23；其中，入口面21设有第一入口；出口面23设有第一出口；混流通道22连通第一入口和第一出口。
其中，所述的第一入口与混流支流出口14相适；所述的第一出口的孔口数量与第一入口的孔口数量相同；所述的第一出口的孔径大于所述的第一入口的孔径。
其中，所述的混流器出口单元包括入口面31，混流通道32和出口面33；其中，入口面31设有第二入口；出口面33设有第二出口；混流通道32连通第二入口和第二出口。
其中，所述的第二入口与第一出口相适；所述的第二出口的孔口数量与第二入口的孔口数量相同；所述的第二出口的孔径小于第二入口的孔径。
其中，所述的出口面23与入口面31贴合；所述的混流通道22和混流通道32相通，形成空间扭曲，产生涡流促进细胞与磁珠的混合。
其中，对所述的第一入口、第一出口、第二入口和第二出口的数量没有具体的要求，不同的数量对所形成的的空间扭曲度会产生一定的影响。如图4～图9中，第一入口、第一出口、第二入口和第二出口均为六个，具体的，第一入口(211，212，213，214，215，216)，第一出口(231，232，233，234，235，236)，第二入口(311，312，313，314，315，316)，第二出口(331，332，333，334，335，336)；混流入口211通过混流通道22与混流出口236连通，并与混流入口316相连接，通过混流通道32与混流出口335相连通；混流入口212通过混流通道22与混流出口231连通，并与混流入口311相连接，通过混流通道32与混流出口336相连通；混流入口213通过混流通道22与混流出口232连通，并与混流入口312相连接，通过混流通道32与混流出口331相连通；混流入口216通过混流通道22与混流出口233连通，并与混流入口313相连接，通过混流通道32与混流出口332相连通；混流入口215通过混流通道22与混流出口234连通，并与混流入口314相连接，通过混流通道32与混流出口333相连通；混流入口214通过混流通道22与混流出口235连通，并与混流入口315相连接，通过混流通道32与混流出口334相连通；在此条件下，如图12所示，其所产生的空间扭曲的度数为120度。
其中，所述的中间混流节的入口端设有混流直流入口41；所述的中间混流节的出口端设有混流支流出口43；所述的中间混流节的内部设有混流球形腔室42；其中，所述的混流球形腔室42连通混流直流入口41和混流支流出口43；其中，混流直流入口41与第二出口相适；混流支流出口43与第一入口相适。各支流混合液在中间混流节的混流球形腔室42再次汇合，充分混合并由混流支流出口混流支流出口43流入下一节混流器。
其中，所述的混流出口节10的入口端设有混流支流入口101；所述的混流出口节10的出口端设有混流支流出口103；所述的混流出口节10的内部设有混流球形腔室102；其中，混流球形腔室102连通混流支流入口101和混流支流出口103；其中，混合支流入口101与第二出口相适。
其中，所述的混流入口节1、混合器和混流出口节10的材质均为聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、光敏树脂和尼龙中的任意一种或几种组合。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：
本发明采用多节混流器连接式设计，利用空间扭曲的混流通道与各中间混流节，实现了自动化的细胞磁珠标记。相比试管振荡磁珠标记法，本发明能够实现更便捷、更高的标记效率，由于器件内流场对称分布，所获得的磁珠标记更加均匀可控，本发明器件能够直接与微细导管相连接，易于集成于微流控系统内。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是用于细胞磁珠标记的器件整体结构图。
图2是混流入口节结构示意图。
图3是混流器整体结构示意图。
图4是混合器入口单元的结构示意图。
图5是混合器入口单元中入口面上的混流入口示意图。
图6是混合器入口单元中出口面上的混流出口示意图。
图7是混合器出口单元的结构示意图。
图8是混合器出口单元中入口面上的混流入口示意图。
图9是混合器出口单元中出口面上的混流出口示意图。
图10是本发明中间混流节结构示意图。
图11是本发明混流出口节结构示意图。
图12是本发明混流通道在单个混流器中形成120度空间扭曲的示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
如图1所示，本发明所述的一种用于细胞磁珠标记的器件依次设有混流入口节1，第一混流器入口单元2，第一混流器出口单元3，第一中间混流节4，第二混流器入口单元5，第一混流器出口单元6，第二中间混流节7，第三混流器入口单元8，第三混流器出口单元9，混流出口节10。其是通过3D打印而一体成型的。
如图2所示，所述混流入口节1设置有细胞液入口12，磁珠液入口11，混流球形腔室13，混流支流出口14；混流球形腔室13连通磁珠液入口11、细胞液入口12和混流支流出口14。
如图3所示，所述第一混流器入口单元2包括入口面21，混流通道22，出口面23，所述第一混流器出口单元3包括入口面31，混流通道32，出口面33，其中出口面23与入口面31贴合，混流通道22与混流通道32相连通。
如图4～图9所示，所述入口面21设置有混流入口211，212，213，214，215，216，所述出口面23设置有混流出口231，232，233，234，235，236，所述的混流通道22连接入口面21和出口免23的混合流入口和混流出口；所述入口面31设置有混流入口311，312，313，314，315，316，所述出口面33设置有混流出口331，332，333，334，335，236，所述的混流通道32连接入口面31和出口免33的混合流入口和混流出口；如，混流入口211通过混流通道22与混流出口236连通，并与混流入口316相连接，通过混流通道32与混流出口335相连通，如图12所示，整个混流通道在单个混流器中形成120度空间扭曲，可以产生涡流促进细胞与磁珠的混合。
如图10所示，所述第一中间混流节设置有混流支流入口41，混流球形腔室42，混流支流出口43；所述的混流球形腔室42连通混流直流入口41和混流支流出口43；各支流混合液在中间混流节的球形腔室内再次汇合，充分混合并由混流支流出口流入下一节混流器。
如图11所示，所述混流出口节设置有混流支流入口101，混流球形腔室102，混流出口103；混流球形腔室102连通混流支流入口101和混流支流出口103；其中混流球形腔室102的外部安置有磁设备，多余的磁珠受到磁力的主导作用，吸附于102的球形壁面上，结合磁珠的细胞受流体力主导作用，则随流体流出器件，从而移除未结合的悬浮磁珠。
上述混流支流出口14，入口面21设置有的混流入口211，212，213，214，215，216，出口面33设置有的混流出口331，332，333，334，335，336，混流支流入口41，混流支流出口43和混流支流入口101的相适，孔径大小一样。
混流出口231，232，233，234，235，236和混流入口311，312，313，314，315，316大小孔径相同，位置相适，其孔径大于上述混流入口211等其他孔口的孔径。
本实施例中所述的一种用于细胞磁珠标记的器件各部件均由光敏树脂-FullCure720材料3D打印加工获得。
实施例2
采用实施例1的装置进行实验，具体的单节混流器(混流器入口单元和混流器出口单元)长度为8毫米；其中，11、12、14、41、43、211-216、331-336孔直径为400微米，231-236、311-316、103孔直径为800微米，混流器外壁面为样条曲线，始端与末端垂直于入口面21、出口面23，混流球形腔室13、42、102直径为1600微米。
采用上述装置对细胞进行磁珠标记，细胞液浓度为106个/mL，磁珠液浓度为107个/mL，细胞液、磁珠液流体入口流速均为1mL/min。并且，样本处理体积仅受到102的球形壁面上吸附的磁珠数目影响，本实施例能够连续处理细胞液1L以上，满足绝大多数样本处理需求。
本实施例中，细胞液与磁珠液分别由混流入口节注入器件，经过三个混流器与两个中间混流节作用，细胞与磁珠充分接触。相比试管振荡磁珠标记法，本实施例能够实现更高的标记效率。由于器件内流场对称分布，所获得的磁珠标记更加均匀可控。本实施例器件能够直接与微细导管相连接，易于集成于微流控系统内，实现了细胞自动化磁珠标记。
本发明提供了一种用于细胞磁珠标记的器件的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各节成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种用于细胞磁珠标记的器件，其特征在于，包括混流入口节（1）、混合器和混流出口节（10）；其中，混流入口节（1）、混合器和混流出口节（10）依次设置；
其中，所述的混合器包括不少于两节的混合出入口单元，各节混合器出口入口单元的中间设有混流节；每节混合器出入口单元依次设有混合器入口单元和混合器出口单元；
其中，所述的器件是一体成型的；
其中，所述的混流入口节（1）的入口端设有第一入口（11）和第二入口（12）；所述的混流入口节（1）的出口端设有混流支流出口（14）；所述的混流入口节（1）的内部设有混流球形腔室（13）；其中，混流球形腔室（13）连通第一入口（11）、第二入口（12）和混流支流出口（14）；
其中，所述的混流器入口单元包括入口面（21），混流通道（22）和出口面（23）；其中，入口面（21）设有第一入口；出口面（23）设有第一出口；混流通道（22）连通第一入口和第一出口；所述的混流器出口单元包括入口面（31），混流通道（32）和出口面（33）；其中，入口面（31）设有第二入口；出口面（33）设有第二出口；混流通道（32）连通第二入口和第二出口；
其中，所述的中间混流节的入口端设有混流直流入口（41）；所述的中间混流节的出口端设有混流支流出口（43）；所述的中间混流节的内部设有混流球形腔室（42）；其中，所述的混流球形腔室（42）连通混流直流入口（41）和混流支流出口（43）；
其中，混流直流入口（41）与第二出口相适；混流支流出口（43）与第一入口相适；
所述的第一出口的孔口数量与第一入口的孔口数量相同；所述的第一出口的孔径大于所述的第一入口的孔径；
所述的第二入口与第一出口相适；所述的第二出口的孔口数量与第二入口的孔口数量相同；所述的第二出口的孔径小于第二入口的孔径；
所述的混流通道（22）和混流通道（32）相通，形成空间扭曲。
2.根据权利要求1所述的用于细胞磁珠标记的器件，其特征在于，所述的第一入口与混流支流出口（14）相适。
3.根据权利要求1所述的用于细胞磁珠标记的器件，其特征在于，所述的出口面（23）与入口面（31）贴合。
4.根据权利要求1所述的用于细胞磁珠标记的器件，其特征在于，所述的混流出口节（10）的入口端设有混流支流入口（101）；所述的混流出口节（10）的出口端设有混流支流出口（103）；所述的混流出口节（10）的内部设有混流球形腔室（102）；其中，混流球形腔室（102）连通混流支流入口（101）和混流支流出口（103）；
其中，混合支流入口（101）与第二出口相适。
5.根据权利要求1所述的用于细胞磁珠标记的器件，其特征在于，所述的混流入口节（1）、混合器和混流出口节（10）的材质均为聚乳酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、光敏树脂和尼龙中的任意一种或几种组合。
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Legal Events
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 210042 rooms 601 and 605, 6 / F, building 5, Juhui Park, phase II, Xuzhuang high tech Zone, 108 Xuanwu Avenue, Xuanwu District, Nanjing, Jiangsu Province Applicant after: NANJING INTELLIGENT HIGH-END EQUIPMENT INDUSTRY RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. Address before: Room 601, 6th Floor, Building 5, Juhuiyuan, Phase II, Xuzhuang High tech Zone, No. 108 Xuanwu Avenue, Xuanwu District, Nanjing City, Jiangsu Province, 210042 Applicant before: NANJING INTELLIGENT HIGH-END EQUIPMENT INDUSTRY RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| GR01 | Patent grant | ||
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