CN112986063B - 高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪及实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪及实施方法，包括：进样装置、微流控芯片、光源模块、成像器件、控制分析模块；进样装置用于将液体样本导入微流控芯片中；微流控芯片用于将液体样本携带的细胞以单细胞排列的方式输送并推过限制结构；光源模块用于向所述单细胞的细胞骨架和染色体DNA染色剂发射相应波段激光，获取单细胞荧光信息；成像器件用于对经过微流控芯片限制结构部分的单细胞进行动态成像；控制分析模块位于成像器件的正上方，控制分析模块用于辨识并确定单细胞图像中的细胞骨架和细胞核内染色体受限制结构挤压发生形变的动态荧光图像，并分析统计细胞骨架和细胞核内染色体的应变的形态和结构特征。
Description
技术领域
本发明涉及肿瘤和血液疾病相关单细胞检测技术领域，尤其涉及一种用于液体样本中单细胞分型检测的高通量细胞骨架和染色体应变流式分析仪及实施方法。
背景技术
目前，作为液体环境中的单细胞分类和诊断仪器，最常见的设备为流式细胞仪，流式细胞仪可通过肿瘤细胞的特异性标志物的检测不同的肿瘤细胞，然而流式细胞术测量所需的仪器成本昂贵，且依赖于不同肿瘤分型的特征标记物的荧光染色效果，限制了其在多种肿瘤细胞分选检测中的应用，同时，当样本数增多时流式细胞术的光谱可能会发生重叠导致测量混淆，血液肿瘤同其他癌症一样是由于异常细胞的生长增殖不受控制引起的，。而且，血液传播是癌症转移的重要途径，血液中肿瘤细胞的数量代表恶性肿瘤发生血液转移的能力和程度。通过早期发现微转移灶的趋势，及时变更治疗方案，可改善患者恶性肿瘤的复发与转移风险。另外，明确血液样本中肿瘤细胞的分型，解析肿瘤细胞异质性演化过程有助于寻找临床治疗的敏感窗口，为肿瘤的精准临床诊治提供新的有效途径，也为其他肿瘤治疗提供参考，具有十分重要的临床意义，目前报道的针对肿瘤细胞分型的检测技术主要分为依靠抗体与肿瘤细胞表面抗原特异性亲和的方法(包括，流式细胞术和临床检测循环肿瘤细胞的CellSearch系统)；和基于生物物理性质的肿瘤检测方法，包括采用微过滤技术、密度梯度离心方式、基于电极性的捕获方法或者声感性的捕获等方法，但是，基于抗体抗原的生物检测方法均受特异性标志物表达影响。到目前为止，仍未有公认和普适性的肿瘤表面抗原标志物，使得该类方法容易形成假阴性的结果。基于细胞生物物理性质的检测方法有某种细胞捕获纯度较低、对同一肿瘤患者体内肿瘤细胞和不同肿瘤患者肿瘤细胞之间的异质性不敏感，、或者受环境因素影响较大，且通量过低，对区分不同的细胞亚型上缺乏准确性等缺点。
发明内容
本发明提供一种高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪及实施方法，用以解决上述发生的情况。
本发明提供了一种高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪，所述分析仪，包括：进样装置1、微流控芯片2、光源模块3、成像器件4、控制分析模块5；其中，
所述进样装置1位于微流控芯片2的正上方，并与所述微流控芯片2连接，所述进样装置1用于控制液体样本导入微流控芯片2中；
所述微流控芯片2位于光源模块3和成像器件4的之间，所述微流控芯片2用于通过内设的集成液体控制阀驱动液体样本将携带的细胞以单细胞排列的方式推送过所述微流控芯片内置的限制结构；
所述光源模块3用于向所述携带的细胞的细胞骨架和染色体DNA染色剂发射激光波段，获取单细胞的荧光信息；其中，
所述激光波段包括荧光光源或激光光源；
所述成像器件4用于对经过微流控芯片限制结构部分的单细胞进行动态成像，获取单细胞图像；
所述控制分析模块5位于成像器件4的正上方，所述控制分析模块5用于辨识并确定所述单细胞图像中的荧光单细胞图像，并分析并采集所述荧光单细胞图像中的细胞骨架和细胞核内染色体的染色情况；其中，
所述染色情况包括应变的形态和结构信息。
优选的，所述微流控芯片2包括：液体入口装置，细胞出入口装置，微流通道205，液体控制阀，第四控制阀209，第一微流通道212，第二微流通道213，第五控制阀214，限制通道壁上半圆形柱体215，限制通道216，流体通道217和样品采集装置；其中，
所述液体入口装置包括第一液体入口201，第二液体入口202，第三液体入口203和第四液体入口204，所述液体入口装置位于液体控制阀的右上侧，并和液体控制阀连接；
所述液体控制阀由第一控制阀206，第二控制阀207和第三控制阀208构成，所述液体控制阀位于液体入口装置和细胞出入口装置之间，并和第一微流通道212和第二微流通道213垂直相连；其中，
所述第一微流通道212代表细胞输出口210对应的微流通道；
所述第二微流通道213代表细胞输入口211对应的微流通道；
所述细胞出入口装置包括细胞输出口210和细胞输入口211，所述细胞输出口210位于细胞输入口211上侧，所述细胞输出口210和第一微流通道212平行相连，同时，所述细胞输入口211和第二微流通道213平行相连；
所述样品采集装置包括第一细胞采集池出口218，第二细胞采集池出口219，第三细胞采集池出口220和第四细胞采集池出口221。
优选的，所述液体入口装置位于所述微流控芯片2顶端，且所述第一液体入口201，第二液体入口202，第三液体入口203和第四液体入口2004下方分别对应连接有平行排布的微流通道；其中，所述液体入口装置对应的微流通道同细胞出入口装置对应的微流通道相互垂直并连通；
其中，
所述平行排布的微流通道至少包括四条，并且，所述微流通道的开关受所述液体控制阀的控制。
优选的，所述细胞出入口装置位于所述微流控芯片2的右侧面，并且，所述细胞输入口211和细胞输出口210受第四控制阀209的控制；其中，
所述细胞输入口211用于通过外部连接微型注射泵控制或所述微流控芯片2中的液体控制阀控制所述液体样品导入所述微流控芯片2中；
所述细胞输出口210用于输出所述细胞输入口211的液体样本进入平行排布的微流通道，并将所述液体样本返回样品采集装置。
优选的，所述微流控芯片2的液体入口装置对应的四条微流通道经过第五控制阀214后分别连接一条对应的限制通道216；其中，
所述限制通道216在限制通道壁上含有两边对称排列的半圆形柱体215，所述半圆形柱体215用于在限制通道内，获取发生细胞骨架和染色体应变的细胞；其中，
所述限制通道216的部分流体道通的宽度为20μm，高度为25μm，长度为1cm-4cm；
所述半圆形柱状结构的宽度为5-15μm，高度为25μm。
优选的，所述控制阀还包括第四控制阀209用于控制所述第一微流通道212和第二微流通道213里导入的液体样本的流速。
优选的，所述第五控制阀214用于在所述液体入口装置对应的四条微流通道和第一微流通道212与第二微流通道213连通时，控制在所述液体入口装置导入的液体样本的流速。
优选的，所述限制通道(216)连接四条微流通道，所述四条微流通道分别对应样本采集装置的样品采集装置；其中，
所述样品采集装置包括第一细胞采集池出口218，第二细胞采集池出口219，第三细胞采集池出口220和第四细胞采集池出口221。
优选的，所述微流控芯片，由PDMS材质的微通道层和玻璃材质的基底层对准键合而成。
优选的，一种通过高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪的实施方法，包括以下步骤：
步骤1：通过对所述液体样本加压，并将所述液体样本导入所述微流控芯片中，通过外部管道将细胞骨架和细胞核内染色体的对应的荧光染色剂预置与仪器中，并于微流控芯片连接；
步骤2：将经过抗凝处理的液体样本滴入样品池，然后利用外部注射泵或所述微流控芯片的液体控制阀将液体样本输送至微流控芯片中；
步骤3：将液体样本和染色剂在所述微流控芯片中混合，获取对细胞骨架和细胞核内染色体进行染色的染色样本液体；
步骤4：利用进样装置将鞘液通过四个液体入口注入微流控芯片，打开第五控制阀，同时根据液体控制阀的控制逻辑顺序驱动液体流动进入微流通道；其中，
所述控制阀打开用1表示，关闭用0表示；
步骤5:打开第四控制阀，利用进样装置将带有细胞的液体样本通过细胞输入口导入至微流控芯片的前端；其中，
所述微流控芯片的前端呈圆形柱体，且带有微米限制结构；
步骤6:利用液体控制阀控制微流控芯片内鞘液的流动，当鞘液流动促使液体样本中细胞排成单列时，控制单细胞逐个进入所述微流控芯片的限制通道；其中，
所述限制通道呈限制结构阵列；
步骤7：当鞘液携带单细胞进入限制通道内的时候，将所述鞘液推动，穿过圆形柱体构成的限制结构的微流通道，获取受挤压应变过程中的细胞骨架和细胞核内染色体三维构象变化动态信息；其中，
所述圆形柱体通道是半圆形柱体形成的狭窄结构，且所述狭窄结构的部分通道的直径小于细胞的直径和细胞核的直径。
步骤8：利用光源模块发出的光波长对应所标记荧光染料的激发波长，激发细胞骨架和细胞核内染色体DNA荧光标记物发出荧光；
光源发出的光波长对应所标记荧光染料的激发波长，光斑集中在限制通道内圆形柱体形成的最窄结构处；光源发出的光激发细胞骨架和细胞核内染色体DNA荧光标记物发出荧光；
步骤9：根据成像器件采集细胞穿过狭窄结构过程中细胞骨架和染色体应变的动态荧光图像；
步骤10：利用控制分析模块记录成像器件采集的荧光图形并进行分选，根据不同的细胞骨架和染色体动态应变对细胞进行分型。
本发明提供了一种有益效果：通过微流控芯片因其高精度的流体操控能力，低成本等特性，可以很好的解决流式细胞术在生物医药研究和临床应用中的问题，将带有微米限制结构的微流控芯片同光学成像技术结合形成实时检测单细胞骨架和染色体应变的细胞仪，可以很好进行多组分肿瘤细胞或多细胞亚型的分选，将光学和微流控技术相结合，实现在单细胞尺度对血液等液体样本中多组分肿瘤细胞进行检测、对单细胞在力学限制条件下的细胞骨架和细胞核内染色体应变进行荧光成像，限制结构通过对所述单细胞施加力，造成细胞骨架和细胞核内染色体应变，在根据成像器件对单个肿瘤细胞的染色体图像进行分析，提供肿瘤细胞的分型信息，将明显提高对多不同细胞及细胞的不同亚型进行检测的精确度，有助于癌症的早期诊断和病程进展实时监测、治疗后效果的评估以及复发/转移风险评估方案；为此，本发明提供一种用于液体样本中肿瘤细胞检测的高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪及实施方法。本发明可实现多组分肿瘤细胞及不同亚型肿瘤细胞的高通量检测，提供一种基于多组分肿瘤细胞检测的恶性肿瘤早期诊断、治疗后评估及复发转移风险评估系统。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明实施例中一种高通量细胞骨架和染色体应变流式分析仪。
其中，1-进样装置；2-微流控芯片；3-光源模块；4-成像器件；5-控制分析模块；201-第一液体入口；202-第二液体入口；203-第三液体入口；204-第四液体入口；205-微流通道；206-第一控制阀；207-第二控制阀；208-第三控制阀；209-第四控制阀；210-细胞输出口；211-细胞输入口；212-第一微流通道；213-第二微流通道；214-第五控制阀；215-限制通道壁上半圆形柱体；216-限制通道；217-流体通道；218-第一细胞采集池出口；219-第二细胞采集池出口；220-第三细胞采集池出口；221-第四细胞采集池出口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本发明提供了一种高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪，其特征在于，所述分析仪，包括：进样装置、微流控芯片、光源模块、成像器件、控制分析模块；其中，
所述进样装置位于微流控芯片的正上方，并与所述微流控芯片连接，所述进样装置用于控制液体样本导入微流控芯片中；
所述微流控芯片位于光源模块和成像器件的之间，所述微流控芯片用于通过液体控制阀控制液体样本将携带的细胞以单细胞排列的方式输送并推过限制结构，并固定所述单细胞；
所述光源模块用于向所述携带的细胞的细胞骨架和染色体DNA染色剂发射光源相应的激光波段，获取荧光单细胞；其中，
所述光源激光包括荧光光源或激光光源；
所述成像器件用于对经过微流控芯片限制结构部分的单细胞进行动态成像，获取单细胞图像；
所述控制分析模块位于成像器件的正上方，所述控制分析模块5用于辨识并确定所述单细胞图像中的荧光单细胞图像，并分析并采集所述荧光单细胞图像中的细胞骨架和细胞核内染色体应变的形态和结构信息。。
控制分析模块控制分析模块上述技术方案的工作原理为：
本发明的分析仪包括进样装置、微流控芯片、光源、成像器件、分析系统：所述进样装置通过微流控芯片中集成的阀控蠕动泵或多路微型注射泵或控制分析模块集成控制，将血液样本及其他待检测液体样本输送到带有限制结构的微通道入口，其中所述多路微型注射泵可以独立或同步的可编程单独控制；然后导入预置的细胞骨架和染色体DNA荧光染色剂对细胞进行染色；所述激光波段对应细胞骨架和染色体DNA染色剂，可选SiR-actin kit和SiR-tubulin kit用于细胞骨架染色，DAPI用于染色体DNA染色；所述微流控芯片系统通过微米限制结构对待检测单细胞(如，肿瘤细胞)施加纳牛顿(n/N)尺度的力学信号，进而实时观测细胞骨架和染色体的三维结构应变；所述微流控芯片系统利用鞘液将细胞以单细胞排列的方式输送至带有限制结构的微隧道入口，并用芯片中的蠕动泵装置对流体的速度和流量进行调节控制。进而将细胞推过限制结构，使细胞受到纳牛顿(n/N)力的作用，导致细胞骨架和染色体发生形变，并使细胞固定在特定位置便于进行光学成像；所述光源发射特定波长的荧光或激光对细胞染色体和骨架染色剂进行荧光激发，以获取细胞的染色体应变的信息；所述成像器件采集微米限制结构中的细胞中细胞骨架和染色体释放的荧光信号；所述分析系统对成像器件采集的图像信息进行实时分析，并根据细胞骨架和染色体应变的三维结构信息对细胞进行分类，所述的样本血液样本或含有细胞成分的其他液体样本；本发明基于生物力学和流体力学理论，利用微流控和显微成像技术对液体环境中的单细胞进行高效检测和高通量分型。
上述技术方案的有益效果为：
本发明通过提供了一种高通量的明确血液样本中肿瘤细胞的分型的方法，解析肿瘤细胞异质性演化过程，有助于寻找临床治疗的敏感窗口，为肿瘤的精准临床诊治提供新的有效途径，也为其他肿瘤治疗提供参考，而且，可以通过早期发现微转移灶的趋势，及时变更治疗方案，可改善患者恶性肿瘤的复发与转移风险。
实施例2：
根据图1所示，本发明提供了一种实施例，，所述微流控芯片2包括：液体入口装置，细胞出入口装置，微流通道，液体控制阀，第四控制阀，第一微流通道，第二微流通道，第五控制阀，限制通道壁上半圆形柱体，限制通道，流体通道和样品采集装置；其中，
所述液体入口装置包括第一液体入口，第二液体入口，第三液体入口和第四液体入口，所述液体入口装置位于液体控制阀的右上侧，并和液体控制阀连接；
所述液体控制阀由第一控制阀，第二控制阀207和第三控制阀构成，所述液体控制阀位于液体入口装置和细胞出入口装置之间，并和第一微流通道和第二微流通道垂直相连；其中，
所述第一微流通道代表细胞输出口对应的微流通道；
所述第二微流通道代表细胞输入口对应的微流通道；
所述细胞出入口装置包括细胞输出口和细胞输入口，所述细胞输出口位于细胞输入口上侧，所述细胞输出口和第一微流通道平行相连，同时，所述细胞输入口和第二微流通道平行相连；
所述样品采集装置包括第一细胞采集池出口，第二细胞采集池出口，第三细胞采集池出口和第四细胞采集池出口。
上述技术方案的工作原理为：
本发明利用微流控芯片中预置的染色剂与液体样本进行混合，DNA荧光标记物(DAPI(4',6-二脒基-2-苯基吲哚)标记染色体，使用SiR-actin kit和SiR-tubulin kit用于细胞骨架染色(也可以使用其他相关荧光标记物)，微流控芯片的主要功能是利用鞘液将细胞以单细胞排列的方式输送至带有限制结构的微隧道入口，并用芯片中的蠕动泵装置对流体的速度和流量进行调节控制。进而通过将细胞推过限制结构，使细胞受到纳牛顿(n/N)力的作用，导致细胞骨架和染色体发生形变，并使细胞固定在特定位置便于进行光学成像。
上述技术方案的有益效果为：
本发明的微流控芯片有高精度的流体操控能力，低成本等特性，可以很好的解决流式细胞术在生物医药研究和临床应用中的问题，将微流控芯片同光学成像技术结合形成实时检测单细胞骨架和染色体应变的细胞仪，可以很好进行多组分肿瘤细胞或多细胞亚型的分选，可实现自动的循环肿瘤细胞的分离、高通量的分型计数检测。
实施例3：
根据图1所示，本发明提供了一种实施例，
优选的，所述液体入口装置位于所述微流控芯片2顶端，且所述第一液体入口，第二液体入口，第三液体入口和第四液体入口下方分别对应连接有平行排布的微流通道；其中，所述液体入口装置对应的微流通道同细胞出入口装置对应的微流通道相互垂直并连通；
其中，
所述平行排布的微流通道至少包括四条，并且，所述微流通道的开关受所述液体控制阀的控制。
上述技术方案的工作原理和有益效果在于：
本发明通过进样装置将鞘液(磷酸盐缓冲液(PBS)或其他平衡盐溶液)由液体出入口(201,202,203,204)输入微流控芯片，将含有肿瘤细胞的液体样本由细胞输入口(211)输入微流控芯片，四个液体入口(201,202,203,204)下方对应连接有四条平行排布的微流通道，所述微流控芯片，进行液体样本输送的微流通道尺度为宽100μm×高25μm，控制阀阀为宽100μm×高25μm，高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪可将高通量的分型检测集成为自动化一体系统，克服现有分离和分析技术独立、人工参与程度高、耗时长、易导致较大的系统误差等不足。
实施例4：
根据图1所示，本发明提供了一种实施例，所述细胞出入口装置位于所述微流控芯片2的右侧面，并且，所述细胞输入口和细胞输出口受第四控制阀的控制；其中，
所述细胞输入口用于通过外部连接微型注射泵控制或所述微流控芯片中的液体控制阀控制所述液体样品导入所述微流控芯片中；
所述细胞输出口用于输出所述细胞输入口的液体样本进入平行排布的微流通道，并将所述液体样本返回样品采集装置。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明通过控制三个独立的控制阀(第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀)构成的蠕动泵控制微流控芯片内的液体样本流动；所述的细胞输入口和细胞输出口，细胞输入口可由微型注射泵独立控制，或者通过芯片中的蠕动泵反向循环造成负压由样品池中吸入，通过控制第四控制阀控制液体样本进入微流控芯片；通过控制第五控制阀控制携带细胞的鞘液进入限制通道；使得细胞进入狭窄结构发生细胞骨架和染色体应变的过程同光源、成像器件、分析系统相匹配，实现全血和液体样本中的肿瘤细胞进行高效检测与高通量分型。
实施例5：
根据图1所示，本发明提供了一种实施例，所述微流控芯片的液体入口装置对应的四条微流通道经过第五控制阀后分别连接一条对应的限制通道；其中，
所述限制通道在限制通道壁上含有两边对称排列的半圆形柱体，所述半圆形柱体用于在限制通道内，获取发生细胞骨架和染色体应变的细胞；其中，
所述限制通道的部分流体道通的宽度为20μm，高度为25μm，
长度为1cm-4cm；
所述半圆形柱状结构构成的微米限制结构的宽度为5-15μm，高度为25μm。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明将流体力学、生物力学与荧光显微成像相结合，光源为激光器及相关激光路或者荧光光源，光源发射光的波长同DNA荧光标记物的激发波长相匹配，光源光斑聚焦在限制通道内最窄部分，物镜根据成像目的(包括微米尺度的细胞骨架和染色质整体构象；和亚微米尺度的细胞骨架纤维和染色质中的DNA结构)选择20X，40X或60X，这种独特的组合提供了所获得的单个肿瘤的视觉验证，完成肿瘤识别的同时观察细胞形态，除了传统荧光强度信息，该设备还可以还能获得“每个细胞”的明场、暗场以及荧光图像，可通过获得的细胞图像分析细胞核形态对多组分细胞进行分选，对细胞核进行荧光标记，动态监控细胞穿过狭窄通道时染色体的应变。细胞限制在狭窄通道便于光源激发和荧光图像采集。对细胞染色体应变的动态监控可以更准确精细的对细胞进行分型检测。相比较于仅仅依靠核型对细胞分选的仪器，对细胞染色体应变的分析可以提供更多的信息，更有利于细胞的分型检测，荧光成像技术同微流体芯片相结合，可以在流体环境下实现对细胞的动态监控分析，可以高通量的获取细胞骨架和核内染色体的应变的图像信息，结合软硬件的快速分析，可对逐个流经检测区的细胞进行高灵敏、多参数、实时原位的单细胞分析，从而便于灵敏、快速地获取肿瘤细胞的分型检测。
实施例6：
根据图1所示，本发明提供了一种实施例，所述控制阀还包括第四控制阀用于控制所述第一微流通道和第二微流通道里导入的液体样本的流速。
上述技术方案的工作原理和有益效果在于：
本发明通过高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪可将高通量的分型检测集成为自动化一体系统，控制阀功能控制液体流速，克服现有分离和分析技术独立、人工参与程度高、耗时长、易导致较大的系统误差等不足，打开控制阀4，利用进样装置将带有细胞的液体样本通过细胞输入口导入至带有微米限制结构的前端。多余的实验样本可通过两条微流通道经细胞输出口流回进样装置，避免浪费样本。
实施例7：
根据图1所示，本发明提供了一种实施例，所述第五控制阀用于在所述液体入口装置对应的四条微流通道和第一微流通道与第二微流通道连通时，控制在所述液体入口装置导入的液体样本的流速。
上述技术方案的工作原理和有益效果在于：
本发明通过控制控制阀5控制携带细胞的鞘液进入限制通道；使得细胞进入狭窄结构发生细胞骨架和染色体应变的过程同光源、成像器件、分析系统相匹配，实现全血和液体样本中的肿瘤细胞进行高效检测与高通量分型。
实施例8：
根据图1所示，本发明提供了一种实施例，
优选的，所述限制通道(216)连接四条微流通道，所述四条微流通道分别对应样本采集装置的样品采集装置；其中，
所述样品采集装置包括第一细胞采集池出口218，第二细胞采集池出口219，第三细胞采集池出口220和第四细胞采集池出口221。
上述技术方案的工作原理为和有益效果为：本发明通过特殊材质在微通道层设计了由半圆形柱体构成的微米限制结构，使得细胞可以由流体驱动穿过该限制区域时，受到限制结构挤压力和水压共同作用发生细胞骨架和细胞核内染色体应变，其力学信号尺度在纳牛顿级别。半圆形柱体构成渐变尺度的微米限制结构，相对于梯阶式的突然结构变化，渐变结构使得细胞穿过狭窄通道时不会对细胞造成不可逆的损伤。
实施例9：
根据图1所示，本发明提供了一种实施例，所述微流控芯片，由PDMS材质的微通道层和玻璃材质的基底层对准键合而成。
上述技术方案的工作原理为和有益效果为：本发明通过特殊材质在微通道层设计了由半圆形柱体构成的微米限制结构，在微流控芯片中设计了由半圆形柱体构成的微米限制结构，使得细胞可以由流体驱动穿过该限制区域时，受到限制结构挤压力和水压共同作用发生细胞骨架和细胞核内染色体应变，其力学信号尺度在纳牛顿级别。半圆形柱体构成渐变尺度的微米限制结构，相对于梯阶式的突然结构变化，使得细胞可以由流体驱动穿过该限制区域时，不会对细胞造成不可逆的损伤。
实施例10：
根据图1所示，本发明提供一种高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过对所述液体样本加压，并将所述液体样本导入所述微流控芯片中，通过外部管道将细胞骨架和细胞核内染色体的对应的荧光染色剂预置与仪器中，并于微流控芯片连接；
步骤2：将经过抗凝处理的液体样本滴入样品池，然后利用外部注射泵或所述微流控芯片的液体控制阀将液体样本输送至微流控芯片中；
步骤3：将液体样本和染色剂在所述微流控芯片中混合，获取对细胞骨架和细胞核内染色体进行染色的染色样本液体；
步骤4：利用进样装置将鞘液通过四个液体入口注入微流控芯片，打开第五控制阀，同时根据液体控制阀的控制逻辑顺序驱动液体流动进入微流通道；其中，
所述控制阀打开用1表示，关闭用0表示；
步骤5：打开第四控制阀，利用进样装置将带有细胞的液体样本通过细胞输入口导入至微流控芯片的前端；其中，
所述微流控芯片的前端呈圆形柱体，且带有微米限制结构；
步骤6：利用液体控制阀控制微流控芯片内鞘液的流动，当鞘液流动促使液体样本中细胞排成单列时，控制单细胞逐个进入所述微流控芯片的限制通道；其中，
所述限制通道呈限制结构阵列；
步骤7：当鞘液携带单细胞进入限制通道内的时候，将所述鞘液推动，穿过圆形柱体构成的限制结构的微流通道，获取受挤压应变过程中的细胞骨架和细胞核内染色体三维构象变化后的动态信息；其中，
所述圆形柱体通道是半圆形柱体形成的狭窄结构，且所述狭窄结构的部分通道的直径小于细胞的直径和细胞核的直径。
步骤8：利用光源模块发出的光波长对应所标记荧光染料的激发波长，激发细胞骨架和细胞核内染色体DNA荧光标记物发出荧光；
光源发出的光波长对应所标记荧光染料的激发波长，光斑集中在限制通道内圆形柱体形成的最窄结构处；光源发出的光激发细胞骨架和细胞核内染色体DNA荧光标记物发出荧光；
步骤9：根据成像器件采集细胞穿过狭窄结构过程中细胞骨架和染色体应变的动态荧光图像；
步骤10：利用控制分析模块记录成像器件采集的荧光图形并进行分选，根据不同的细胞骨架和染色体动态应变对细胞进行分型。
上述技术方案的工作原理为：本发明提供了一种实施例，如图2-4所示，将DAPI(4',6-二脒基-2-苯基吲哚)加入实验样本，对细胞核内染色体进行荧光标记；利用进样装置将PBS通过四个液体入口注入微流控芯片，打开第五控制阀；三个独立的控制阀(第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀)构成的液体控制阀通过(100，110，010，011，001)(1表示控制阀打开，液体可以流入，0表示控制阀关闭，液体不能流入)的控制逻辑顺序驱动液体流动；打开第四控制阀，利用进样装置将含有HepG2细胞(人体肝癌组织)、MB231细胞(人体乳腺癌细胞)和3T3细胞(人体小鼠成纤维细胞)的PBS(磷酸缓冲盐溶液)溶液通过细胞输入口注入微流控芯片，通过控制三个独立的控制阀(第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀)构成的液体控制阀控制微流控芯片内鞘液的流动，利用PBS(磷酸缓冲盐溶液)溶液的流动携带HepG2细胞(人体肝癌组织)、MB231细胞(人体乳腺癌细胞)和3T3细胞(人体小鼠成纤维细胞)进入芯片的限制通道(宽60μm×高2μm)，HepG2细胞(人体肝癌组织)、MB231细胞(人体乳腺癌细胞)和3T3细胞(人体小鼠成纤维细胞)进入限制通道(宽60μm×高2μm)，在液体推动下进一步的穿过半圆形柱体(高2μm，半径为30μm)形成的狭窄结构(最窄处为6μm)；狭窄结构部分通道的直径小于细胞的直径及细胞核的直径，因而细胞通过该结构时受到力学限制发生染色体的应变(图二)；打开光源、成像器件、分析系统；激光光源出射光波长为375nm，光斑集中在限制通道内圆形柱体形成的最窄结构处；375nm的光激发DAPI发出荧光；成像器件采集细胞穿过狭窄结构过程中染色体应变的动态荧光图像；分析系统记录成像器件采集的荧光图形并进行分选，根据不同的染色体动态应变对细胞进行分型(图三)；通过控制三个独立的控制阀(第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀)构成的液体控制阀控制微流控芯片内PBS的流动；通过控制第四控制阀控制细胞样本进入微流控芯片；通过控制第五控制阀控制携带细胞的鞘液进入限制通道；使得细胞进入狭窄结构发生染色体应变的过程同光源、成像器件、分析系统相匹配，实现了对HepG2细胞(人体肝癌组织)、MB231细胞(人体乳腺癌细胞)和3T3细胞(人体小鼠成纤维细胞)的高效检测与高通量分型(图四)。
上述技术方案的有益效果为：
本发明对细胞核进行荧光标记，动态监控细胞穿过狭窄通道时染色体的应变，细胞限制在狭窄通道便于激光或荧光光源激发和荧光图像采集。对细胞染色体应变的动态监控可以更准确精细的对细胞进行分型检测。相比较于仅仅依靠核型对细胞分选的仪器，对细胞染色体应变的分析可以提供更多的信息，更有利于细胞的分型检测，同时又具有成本低、稳定性好、易化学合成和修饰等优势。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪，其特征在于，所述分析仪，包括：进样装置（1）、微流控芯片（2）、光源模块（3）、成像器件（4）、控制分析模块（5）；其中，
所述进样装置（1）位于微流控芯片（2）的正上方，并与所述微流控芯片（2）连接，所述进样装置（1）用于控制液体样本导入微流控芯片（2）中；
所述微流控芯片（2）位于光源模块（3）和成像器件（4）的之间，所述微流控芯片（2）用于通过内设的集成液体控制阀驱动液体样本将携带的细胞以单细胞排列的方式推送过所述微流控芯片内置的限制结构；
所述光源模块（3）用于向所述携带的细胞的细胞骨架和染色体DNA染色剂发射对应的光源波段，获取单细胞的荧光信息；其中，
所述光源包括荧光光源或激光光源；
所述成像器件（4）用于对经过微流控芯片限制结构部分的单细胞进行动态成像，获取单细胞图像；
所述控制分析模块（5）位于成像器件（4）的正上方，所述控制分析模块（5）用于辨识并确定所述单细胞图像中的荧光单细胞图像，并分析采集所述荧光单细胞图像中的细胞骨架细胞核内染色体的染色情况；其中，
所述染色情况包括应变的形态和结构信息；
所述微流控芯片（2），包括：液体入口装置，细胞出入口装置，微流通道（205），液体控制阀，第四控制阀（209），第一微流通道（212），第二微流通道（213），第五控制阀（214），限制通道壁上半圆形柱体（215），限制通道（216），流体通道（217）和样品采集装置；其中，
所述液体入口装置包括第一液体入口（201），第二液体入口（202），第三液体入口（203）和第四液体入口（204），所述液体入口装置位于液体控制阀的右上侧，并和液体控制阀连接；
所述液体控制阀由第一控制阀（206），第二控制阀（207）和第三控制阀（208）构成，所述液体控制阀位于液体入口装置和细胞出入口装置之间，并和第一微流通道（212）和第二微流通道（213）垂直相连；其中，
所述第一微流通道（212）代表细胞输出口（210）对应的微流通道；
所述第二微流通道（213）代表细胞输入口（211）对应的微流通道；
所述细胞出入口装置包括细胞输出口（210）和细胞输入口（211），所述细胞输出口（210）位于细胞输入口（211）上侧，所述细胞输出口（210）和第一微流通道（212）平行相连，同时，所述细胞输入口（211）和第二微流通道（213）平行相连；
所述样品采集装置包括第一细胞采集池出口（218），第二细胞采集池出口（219），第三细胞采集池出口（220）和第四细胞采集池出口（221）。
2.如权利要求1所述的高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪，其特征在于，所述液体入口装置位于所述微流控芯片（2）顶端，且所述第一液体入口（201），第二液体入口（202），第三液体入口（203）和第四液体入口（204）下方分别对应连接有平行排布的微流通道；其中，所述液体入口装置对应的微流通道同细胞出入口装置对应的微流通道相互垂直并连通；
其中，
所述平行排布的微流通道至少包括四条，并且，所述平行排布的微流通道的开关受所述液体控制阀的控制。
3.如权利要求1所述的高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪，其特征在于，所述细胞出入口装置位于所述微流控芯片（2）的右侧面，并且，所述细胞输入口（211）和细胞输出口（210）受第四控制阀（209）的控制；其中，
所述细胞输入口（211）用于通过外部连接微型注射泵控制或所述微流控芯片（2）中的液体控制阀控制所述液体样本导入所述微流控芯片（2）中；
所述细胞输出口（210）用于输出所述细胞输入口（211）的液体样本进入平行排布的微流通道，并将所述液体样本返回样品采集装置。
4.如权利要求1所述的高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪，其特征在于，所述微流控芯片（2）的液体入口装置对应的四条微流通道经过第五控制阀（214）后分别连接一条对应的限制通道（216）；其中，
所述限制通道（216）在限制通道壁上含有两边对称排列的半圆形柱体（215），所述半圆形柱体（215）用于在限制通道内，获取发生细胞骨架和染色体应变的细胞；其中，
所述限制通道（216）的部分流体道通的宽度为20μm，高度为25μm，长度为1cm-4cm；
所述半圆形柱体所构成的微米限制结构的宽度为5-15μm，高度为25μm。
5.如权利要求1所述的高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪，其特征在于，所述液体控制阀还包括第四控制阀（209）用于控制所述第一微流通道（212）和第二微流通道（213）里导入的液体样本的流速。
6.如权利要求1所述的高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪，其特征在于，所述第五控制阀（214）用于在所述液体入口装置对应的四条微流通道和第一微流通道（212）与第二微流通道（213）连通时，控制在所述液体入口装置导入的液体样本的流速。
7.如权利要求1所述的高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪，其特征在于，所述限制通道（216）连接四条微流通道，所述四条微流通道分别对应样本采集装置的样品采集装置；其中，
所述样品采集装置包括第一细胞采集池出口（218），第二细胞采集池出口（219），第三细胞采集池出口（220）和第四细胞采集池出口（221）。
8.如权利要求1所述的高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪，其特征在于，所述微流控芯片（2），由PDMS材质的微通道层和玻璃材质的基底层对准键合而成。
9.一种通过权利要求1~8任一项所述高通量染色体和细胞骨架应变流式分析仪实施的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对所述液体样本加压，并将所述液体样本导入所述微流控芯片（2）中，通过外部管道将细胞骨架和细胞核内染色体的对应的荧光染色剂预置于仪器中，并与微流控芯片（2）连接；
步骤2：将经过抗凝处理的液体样本滴入样品池，然后利用外部注射泵或所述微流控芯片（2）的液体控制阀将液体样本输送至微流控芯片（2）中；
步骤3：将液体样本和染色剂在所述微流控芯片（2）中混合，获取对细胞骨架和细胞核内染色体进行染色的染色样本液体；
步骤4：利用进样装置（1）将鞘液通过四个液体入口注入微流控芯片，打开第五控制阀（214），同时根据液体控制阀的控制逻辑顺序驱动液体流动进入微流通道；其中，
所述液体控制阀打开用1表示，关闭用0表示；
步骤5：打开第四控制阀（209），利用进样装置（1）将带有细胞的液体样本通过细胞输入口（211）导入至微流控芯片（2）的前端；其中，
所述微流控芯片（2）的前端呈圆形柱体，且带有微米限制结构；
步骤6：利用液体控制阀控制微流控芯片内鞘液的流动，当鞘液流动促使液体样本中细胞排成单列时，控制单细胞逐个进入所述微流控芯片（2）的限制通道；其中，
所述限制通道呈限制结构阵列；
步骤7：当鞘液携带单细胞进入限制通道内的时候，将所述鞘液推动，穿过带有圆形柱体构成的限制结构的微流通道，获取受挤压应变过程中的细胞骨架和细胞核内染色体三维构象变化后的细胞骨架和细胞核内染色体的动态信息；其中，
所述圆形柱体通道是半圆形柱体形成的狭窄结构，且所述狭窄结构的部分通道的直径小于细胞的直径和细胞核的直径；
步骤8：利用光源模块（3）发出的光波长对应所标记荧光染料的激发波长，激发细胞骨架和细胞核内染色体DNA荧光标记物发出荧光；
光源发出的光波长对应所标记荧光染料的激发波长，光斑集中在限制通道内圆形柱体形成的最窄结构处；光源发出的光激发细胞骨架和细胞核内染色体DNA荧光标记物发出荧光；
步骤9：根据成像器件（4）采集细胞穿过狭窄结构过程中细胞骨架和染色体应变的动态荧光图像；
步骤10：利用控制分析模块（5）记录成像器件采集的荧光图形并进行分选，根据不同的细胞骨架和染色体动态应变对细胞进行分型。
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|---|---|---|---|---|
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| CN113588521B (zh) * | 2021-07-12 | 2022-09-06 | 武汉大学 | 一种血液检测仪、血液检测识别系统及识别方法 |
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| CN115962995B (zh) * | 2022-12-26 | 2023-07-04 | 中国科学院基础医学与肿瘤研究所(筹) | 一种全自动微生物染色制片装置 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060089104A (ko) * | 2005-02-03 | 2006-08-08 | 삼성전자주식회사 | 다채널 형광 측정용 광학계 및 이를 채용한 다채널 형광시료 분석 장치 |
| CN101576557A (zh) * | 2008-05-07 | 2009-11-11 | 中国科学院电子学研究所 | 一种集成微流控芯片系统 |
| CN105441308A (zh) * | 2014-08-27 | 2016-03-30 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 循环式单细胞捕获芯片 |
| CN105536898A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-04 | 清华大学 | 微流控芯片、血细胞分离方法与系统及该系统的制作方法 |
| CN106290279A (zh) * | 2016-08-09 | 2017-01-04 | 中国科学院电子学研究所 | 一种单细胞蛋白检测系统及其应用 |
| CN106754240A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 国家纳米科学中心 | 用于捕获和鉴定循环肿瘤细胞的微流控芯片 |
| 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 |
| WO2019125502A1 (en) * | 2017-12-23 | 2019-06-27 | Lumacyte LLC | Microfluidic chip device for optical force measurements and cell imaging using microfluidic chip configuration and dynamics |
| CN109943475A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-28 | 广西医科大学第一附属医院 | 一种微流控分选芯片及其分选系统 |
| CN211179533U (zh) * | 2019-07-29 | 2020-08-04 | 苏州含光微纳科技有限公司 | 一种独立多通道免疫荧光微流控芯片 |
-
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060089104A (ko) * | 2005-02-03 | 2006-08-08 | 삼성전자주식회사 | 다채널 형광 측정용 광학계 및 이를 채용한 다채널 형광시료 분석 장치 |
| CN101576557A (zh) * | 2008-05-07 | 2009-11-11 | 中国科学院电子学研究所 | 一种集成微流控芯片系统 |
| CN105441308A (zh) * | 2014-08-27 | 2016-03-30 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 循环式单细胞捕获芯片 |
| CN105536898A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-04 | 清华大学 | 微流控芯片、血细胞分离方法与系统及该系统的制作方法 |
| CN106290279A (zh) * | 2016-08-09 | 2017-01-04 | 中国科学院电子学研究所 | 一种单细胞蛋白检测系统及其应用 |
| CN106754240A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-05-31 | 国家纳米科学中心 | 用于捕获和鉴定循环肿瘤细胞的微流控芯片 |
| WO2019125502A1 (en) * | 2017-12-23 | 2019-06-27 | Lumacyte LLC | Microfluidic chip device for optical force measurements and cell imaging using microfluidic chip configuration and dynamics |
| 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 |
| CN109943475A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-28 | 广西医科大学第一附属医院 | 一种微流控分选芯片及其分选系统 |
| CN211179533U (zh) * | 2019-07-29 | 2020-08-04 | 苏州含光微纳科技有限公司 | 一种独立多通道免疫荧光微流控芯片 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Microfluidic operations using deformable polymer membranes fabricated by single layer soft lithography;Sundararajan Narayan et al.;《Lab on a Chip》;20051231;第5卷(第3期);第350-354页 * |
| 一种基于微流控芯片技术的流式细胞计数系统;刘守坤 等;《传感器与微系统》;20091231;第28卷(第10期);第100-102、113页 * |
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