CN113322167B - 一种微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微流控芯片。本发明的微流控芯片包括细胞入口区、培养液入口区、细胞捕获区、出口收集区，细胞入口区与培养液入口区为带开口的管状物，两者汇集成一条主通道并与细胞捕获区的入口连接，细胞捕获区的出口与出口收集区的入口连接，出口收集区的出口与质谱流式分析仪连接。本发明可实现细胞子母代的区分，进行单细胞水平子母代之间异质性的检测和分析，同时兼容现有的质谱流式上样装置，更换使用操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及流式细胞检测领域，尤其涉及一种用于单细胞质谱流式分析前端上样装置的微流控芯片。
背景技术
癌症的精确治疗，需要针对不同的细胞采用针对的药物或者药物组合。由于癌症细胞会不断分裂，且产生的新细胞群(子代)具有不同的性质；精确治疗需要了解细胞本身及其子代的差异，这需要测量单细胞子母代在蛋白上的不同。
目前细胞检测手段中，微流控技术结合单细胞RNA-seq技术实现了单细胞子母代的核酸检测(Robert J.Kimmerling等，Nature Communication,7,10220)，但该方法需要依赖于一种核酸特异性吸附微珠实现核酸的捕获，而这种微珠无法捕获蛋白，因此不能测试蛋白。质谱流式细胞技术(弗拉迪米尔·巴拉诺夫，CN104838250A，通过质谱流式细胞术的细胞分析)能够用于检测蛋白，但其检测时是将待检测的细胞放在一个试管当中，而细胞被抽入机器检测的先后顺序是随机的，无法分辨细胞的代际差异，处理流程复杂，因此仍然不能用于测量单细胞子母代在蛋白上的不同。
本发明针对现有技术的不足，提供一种质谱流式分析时所用的上样系统，利用本发明可以检测单细胞子母代在蛋白上不同的系统。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现单细胞的子母代分离的用于单细胞质谱流式分析前端上样装置的微流控芯片。
为实现上述目的，本发明提供了一种微流控芯片，包括细胞入口区、培养液入口区、细胞捕获区、出口收集区，所述细胞入口区与所述培养液入口区为带开口的管状物，两者汇集成一条主通道并与所述细胞捕获区的入口连接，所述细胞捕获区的出口与所述出口收集区的入口连接，所述出口收集区的出口与质谱流式分析仪连接；
其中，所述细胞捕获区依次包括N个第一级支管、N2个第二级支管和N3个第三级支管，N为大于1的正整数；
所述第三级支管包括依次连通的管状区、倒U形弯折区以及弯折区，所述管状区与所述倒U形弯折区的一侧设置有相互连通的凹槽，以形成第一通路，所述管状区与所述倒U形弯折区相互连通，以形成第二通路。
进一步地，由所述细胞入口区1和所述培养液入口区汇集形成的主通道的横截面的宽度为300-600微米，高度为17微米。
进一步地，所述第一级支管的横截面的宽度为200微米，高度为17微米。
进一步地，所述第二级支管的横截面的宽度为150微米，高度为17微米。
进一步地，所述第三级支管的管状区的横截面的宽度为100微米，高度为17微米。
进一步地，所述凹槽距离所述第三级支管管状区底部的距离d为1100微米。
进一步地，所述凹槽上方与所述管状区侧壁所形成的夹角为10-20度。
进一步地，N＝2。
进一步地，所述弯折区的弯折角度为90°。
进一步地，所述第三级支管的倒U形弯折区与所述弯折区的距离为500微米。
本发明提供的微流控芯片，当母代细胞被捕获后，会分裂成子1代细胞1和子1代细胞2，其中更远离细胞捕获区的那个子1代细胞会离开捕获区流出芯片被收集；另一个子1代细胞作为母细胞继续分裂成两个子2代细胞，重复以上的过程，即可实现母代细胞和子代细胞之间的连续分离，进而实现单细胞水平子母代之间异质性的检测和分析；此外，本发明提供的微流控芯片可兼容现有的质谱流式上样装置，操作简便。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施方式的微流控芯片结构示意图；
图2是本发明一个较佳实施方式的通路的示意图；
图3是本发明一个较佳实施方式的细胞捕获区的结构放大图。
其中，1为细胞入口区，2为培养液入口区，3为细胞捕获区，4为出口收集区。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，一种微流控芯片包括细胞入口区1、培养液入口区2、细胞捕获区3、出口收集区4，细胞入口区1与所述培养液入口区2为带开口的管状物，两者汇集成一条主通道并与细胞捕获区3的入口连接，细胞捕获区3的出口与出口收集区4的入口连接，出口收集区4的出口与质谱流式分析仪连接；
其中，所述细胞捕获区3依次包括2个第一级支管、4个第二级支管和8个第三级支管；第三级支管包括依次连通的管状区、倒U形弯折区以及直角弯折区，如图2所示，管状区与倒U形弯折区的一侧设置有相互连通的凹槽，以形成第一通路Path1，管状区与倒U形弯折区相互连通，以形成第二通路Path2。
如图2可知，所述凹槽上方与所述倒U形弯折区侧壁所形成的夹角为10-20度，当母细胞在支管处被捕获并且完成细胞分裂后，一个细胞维持在捕获区域的原位，另一个细胞被液体流动带入下游区域，从而实现单细胞子母代分离上样。
倒U形弯折区的设计目的是为了平衡细胞捕获通道的流阻分布。如图2所示，当Path2比Path1的流阻更大时，细胞捕获效率能获得显著提高，同时减少细胞破碎和变形的风险。
该微流控芯片由细胞入口区和培养液入口区汇集形成的主通道的横截面的宽度是300-600微米，高度为17微米，第一级支管的横截面的宽度是200微米，高度为17微米，第二级支管的横截面的宽度是150微米，高度为17微米，第三级支管的横截面的宽度是100微米，高度为17微米，17微米的目的是为了比细胞高，防止细胞卡在通道内；
如图3所示，所述凹槽距离所述第三级支管管状区底部的距离d为1100微米；
所述弯折区的弯折角度为90°；所述第三级支管的倒U形弯折区与所述直角弯折区的距离为500微米。
出口收集区4共包括8个通道，在实际细胞检测过程中，可根据实验需要挑选出口收集区4多个接口中的一个连接到质谱流式分析仪，进行后续检测分析。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (1)
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括细胞入口区、培养液入口区、细胞捕获区、出口收集区，所述细胞入口区与所述培养液入口区为带开口的管状物，两者汇集成一条主通道并与所述细胞捕获区的入口连接，所述细胞捕获区的出口与所述出口收集区的入口连接，所述出口收集区的出口与质谱流式分析仪连接；
其中，所述细胞捕获区依次包括2个第一级支管、4个第二级支管和8个第三级支管；
所述第三级支管包括依次连通的管状区、倒U形弯折区以及弯折区，所述管状区与所述倒U形弯折区的一侧设置有相互连通的凹槽，以形成第一通路，所述管状区与所述倒U形弯折区相互连通，以形成第二通路；
所述凹槽上方与所述管状区侧壁所形成的夹角为10-20度；
所述弯折区的弯折角度为90°；
由所述细胞入口区和所述培养液入口区汇集形成的主通道的横截面的宽度为300-600微米，高度为17微米；
所述第一级支管的横截面的宽度为200微米，高度为17微米；
所述第二级支管的横截面的宽度为150微米，高度为17微米；
所述第三级支管的管状区的横截面的宽度为100微米，高度为17微米；
所述凹槽距离所述第三级支管管状区底部的距离d为1100微米；
所述第三级支管的倒U形弯折区与所述弯折区的距离为500微米。
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