CN114887672B - 一种基于介电泳及磁性捕获的微流控芯片及其控制设备 - Google Patents

一种基于介电泳及磁性捕获的微流控芯片及其控制设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于介电泳及磁性捕获的微流控芯片及其控制设备，微流控芯片包括依次堆叠合并的流道层、电泳层和收集层；流道层朝向电泳层的表面设有多条分选流道，分选流道在其输送方向上依次接通有入液口、包裹液入口、磁性液入口和废液出口；电泳层设有多个电泳电极，电泳电极连接于入液口和包裹液入口之间的分选流道；磁性液入口和废液出口之间的分选流道接通有多个磁性通道，磁性通道内壁设有一圈磁性电极；微流控芯片设有出口通道，出口通道和磁性通道贯穿流道层和电泳层至收集层；收集层设有多条收集流道，收集流道两端分别与磁性通道和出口通道接通；微流控芯片通过独特流道、介电泳和磁性捕获的应用，能够做到细胞分选和单细胞转移。

Description

一种基于介电泳及磁性捕获的微流控芯片及其控制设备
技术领域
本发明涉及细胞分选领域，特别涉及一种基于介电泳及磁性捕获的微流控芯片及其控制设备。
背景技术
现有的细胞分选和单细胞分离及转移方案，主要为流式细胞荧光分选技术、免疫磁性细胞分选法、喷墨单细胞打印技术和激光显微切割法。
1.流式细胞荧光分选技术对细胞的分选和分离转移时需要用到荧光染料来对细胞进行染色以及需要对细胞流施加电场，因此很有可能对细胞的活性造成影响，并且由于检测需要大量的实验细胞，会造成很严重的浪费；
2.免疫磁性细胞分选法需要对细胞进行磁性标记，很容易造成细胞的损伤，且由于同样需要大量的样本，导致细胞的利用率较低；再者，细胞在磁场的作用下分离后还需要进行洗脱，耗费时间长；
3.激光显微切割法操作时相邻细胞容易污染，另外在组织固定及激光切割的过程中可能会破坏细胞的完整性，对细胞核酸损伤较大，从而影响后续的遗传物质的扩增，且技术成本较高，不适合普遍性使用；
4.喷墨单细胞打印的原理：利用拉曼光谱进行无标记单细胞识别，然后用光镊对其进行无接触操纵分离，从而实现单个特定细胞的无损识别和精准提取。
现有的光镊子单细胞提取方案安装门槛高，只有少数实验室可采用且光源直接作用于细胞，容易破坏细胞活性；最重要的是，目前现有的技术大多只能做到“细胞分选”和“单细胞分离”的其中一个目的，无法做到将这两种功能集成化进行设计。
为此急需一种能够解决现有细胞分选和单细胞分离方案，无法兼顾分选和分离两种功能的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于介电泳及磁性捕获的微流控芯片及其控制设备，以解决现有细胞分选和分离方法，无法兼顾细胞分选和分离两种功能的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于介电泳及磁性捕获的微流控芯片，所述微流控芯片包括依次堆叠合并的流道层、电泳层和收集层；所述流道层朝向所述电泳层的表面设有多条分选流道，所述分选流道在其输送方向上依次接通有入液口、包裹液入口、磁性液入口和废液出口；所述电泳层设有多个电泳电极，所述电泳电极连接于所述入液口和所述包裹液入口之间的所述分选流道；所述磁性液入口和所述废液出口之间的所述分选流道接通有多个磁性通道，所述磁性通道内壁设有一圈磁性电极；所述微流控芯片设有出口通道，所述出口通道和所述磁性通道贯穿所述流道层和所述电泳层至所述收集层；所述收集层设有多条收集流道，所述收集流道两端分别与所述磁性通道和所述出口通道接通。
在其中一个实施例中，多条所述分选流道共用一个所述入液口和一个所述废液出口。
在其中一个实施例中，多条所述分选流道设有共用的电泳段，所述电泳段设于所述入液口和所述包裹液入口之间。
在其中一个实施例中，多条所述分选流道设有共用的惯性聚焦段，所述惯性聚焦段设于所述电泳段和所述包裹液入口之间。
在其中一个实施例中，所述惯性聚焦段的流道为波纹状。
在其中一个实施例中，多条所述分选流道设有共用的注液段，所述注液段设于所述包裹液入口和所述磁性液入口之间。
在其中一个实施例中，所述流道层朝向所述电泳层的表面还设有多条辅助流道；单个所述包裹液入口通过单独一条所述辅助流道接通所述注液段；单个所述磁性液入口通过单独一条所述辅助流道接通所述注液段。
本发明还提供了一种基于介电泳及磁性捕获的控制设备，所述控制设备包括收集孔板、控制单元和所述微流控芯片，所述收集孔板与所述出口通道接通；所述控制单元用于控制所述微流控芯片分选和收集细胞。
在其中一个实施例中，所述磁性通道和所述出口通道之间设有所述废液出口。
本发明的有益效果如下：
由于微流控芯片通过独特的流道设计、介电泳和流道的惯性聚焦段等微尺度下的技术的应用和耦合，从而能够做到同时对两种，甚至多种细胞进行细胞分选以及单细胞转移；由于磁性入液口通入磁性液，通过磁性通道对细胞进行吸附，解决了难以准确控制转移细胞的个数的问题；由于包裹液入口通入包裹液，对细胞进行包裹形成保护层，而且整个过程无需对细胞进行其他的处理，因此基本不会影响进入流道的细胞活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的微流控芯片的爆炸透视图；
图2是本发明提供的流道层结构示意图；
图3是本发明提供的电泳层结构示意图；
图4是本发明提供的收集层结构示意图；
图5是本发明提供的控制设备局部剖视图；
图6是本发明提供的控制设备后视图；
图7是本发明提供的控制设备示意图。
附图标记如下：
1-微流控芯片；11-流道层；111-入液口；112-包裹液入口；113-磁性液入口；114-磁性通道；115-出口通道；116-废液出口；117-辅助流道；12-分选流道；121-电泳段；122-惯性聚焦段；123-注液段；13-电泳层；131-电泳电极；14-收集层；141-收集流道；
2-控制设备；21-外壳；211-电路层；212-芯片层；213-孔板层；
22-收集孔板；23-控制单元；231-蠕动泵；232-磁场发生模块；233-信号发生器模块；234-控制板；235-操作按钮；236-显示屏；24-供电模块；241-电源接口；242-总开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
微流控芯片1的一个实施例如图1、图2、图3和图4所示，微流控芯片1包括依次堆叠合并的流道层11、电泳层13和收集层21314；流道层11朝向电泳层13的表面设有多条分选流道12，分选流道12在其输送方向上依次接通有入液口111、包裹液入口112、磁性液入口113和废液出口116；电泳层13设有多个电泳电极131，电泳电极131连接于入液口111和包裹液入口112之间的分选流道12；磁性液入口113和废液出口116之间的分选流道12接通有多个磁性通道114，磁性通道114内壁设有一圈磁性电极；微流控芯片1设有出口通道115，出口通道115和磁性通道114贯穿流道层11和电泳层13至收集层21314；收集层21314设有多条收集流道141，收集流道141两端分别与磁性通道114和出口通道115接通。
进一步的，此实施例如图2所示，多条分选流道12共用一个入液口111和一个废液出口116。
进一步的，此实施例如图2所示，多条分选流道12设有共用的电泳段121，电泳段121设于入液口111和包裹液入口112之间。
进一步的，此实施例如图2所示，多条分选流道12设有共用的惯性聚焦段122，惯性聚焦段122设于电泳段121和包裹液入口112之间。
进一步的，此实施例如图2所示，惯性聚焦段122的流道为波纹状。
在进行应用时，细胞或颗粒在流体中运动时，除受到主流方向的作用力之外，还会受垂直升力作用；细胞或颗粒由于受到流场速度分布不均匀以及避免诱导产生的方向相反剪切升力和壁面升力的作用，细胞或颗粒会在两力大小相等处平衡聚焦下来；通过惯性聚焦段122的结构，能够将入液口111处进入的杂乱无章的细胞流，在迪恩曳力的作用下聚焦在一条直线上，并增大每个细胞彼此之间的距离，便于后续液滴包裹的生成。
进一步的，此实施例如图2所示，多条分选流道12设有共用的注液段123，注液段123设于包裹液入口112和磁性液入口113之间。
进一步的，此实施例如图2所示，流道层11朝向电泳层13的表面还设有多条辅助流道117；单个包裹液入口112通过单独一条辅助流道117接通注液段123；单个磁性液入口113通过单独一条辅助流道117接通注液段123。
在进行应用时，将含细胞的溶液从入液口111通入，细胞溶液从入液口111进入到电泳段121的流道中，启动电泳层13的电泳电极131，由于细胞各属性不同，两种不同的细胞在介电力的作用下被分离到上下两条流道中；通过电泳分离后的细胞分别沿，如图2所示的两条流道进入惯性聚焦段122的流道中，在经过惯性聚焦段122后，细胞流中细胞与细胞之间的间隔被拉长且细胞排列变得有序化，然后进入注液段123的流道中；从包裹液入口112通入与原细胞溶液不相溶的溶液，通过辅助流道117进入注液段123中，在剪切力的作用下先对细胞形成第一层包裹；再从磁性液入口113通入与原细胞溶液和第一层包裹液均不相溶的，且带有磁性物质并具有一定粘度的第二层包裹液，通过辅助流道117进入注液段123中，对细胞形成细胞表面的第二层包裹；被两次包裹后的细胞分别进入分支的流道中，由于细胞表面包裹有磁性物质；磁性通道114的磁性电极与导磁的导线与电磁铁相连，电磁铁在通电时产生的磁场得以传导至磁性电极处，所以细胞到达磁性通道114中，由于磁场产生的磁力作用下，同时向磁性通道114通入无细胞培养液，给到达磁性用到的细胞施加正压力，细胞从流道层11移动至电泳层13，细胞被固定在电泳层13的磁性通道114；由于流体力学的流阻作用，电泳层13的磁性通道114固定了一个细胞后，其余细胞就不会再从流道层11往电泳层13流动，而是随着剩余的液体流向废液出口116；再从入液口111通入冲洗液，将整个流道中残余的细胞、多余的包裹物和废物全部排向废液出口116；继续在入液口111通入冲洗液，同时撤去磁场，使卡在磁性通道114的细胞流至收集层21314，通过收集流道141进入出口通道115，从而在每一个出口通道115都能得到一个单细胞。
控制设备2的一个实施例如图1、图2、图5和图7所示，控制设备2包括收集孔板22、控制单元23和微流控芯片1，收集孔板22与出口通道115接通；控制单元23用于控制微流控芯片1分选和收集细胞。
在进行应用时，收集孔板22通过导管与出口通道115连接。
进一步的，此实施例如图2所示，磁性通道114和出口通道115之间设有废液出口116。
在进行应用时，出口通道115设于废液出口116之后的位置，便于收集孔板22通过导管与出口通道115连接，设备的布置更加合理。
进一步的，此实施例如图5所示，控制设备2还包括外壳21，外壳21从上至下依次设有电路层211、芯片层212和孔板层213；电路层211和芯片层212安装有控制单元23；芯片层212安装有微流控芯片1；孔板层213安装有收集孔板22。
进一步的，此实施例如图5所示，控制单元23包括蠕动泵231、磁场发生模块232、信号发生器模块233；蠕动泵231安装于芯片层212，蠕动泵231与入液口111、包裹液入口112和磁性通道114连接；磁场发生模块232与蠕动泵231相邻布置，磁场发生模块232与磁性电极磁性连接；信号发生器模块233设于电路层211，信号发生器模块233与电泳电极131电性连接。
在进行应用时，蠕动泵231能够将溶液泵入各个入口中，也能将废液出口116和出口通道115的液体抽出，磁场发生模块232用于产生磁场，通过导磁的导线，将磁力传至磁性通道114的磁性电极，对细胞进行磁性吸附；信号发生器模块233用于产生交流电场，与电泳电极131电性连接对细胞进行介电泳分离。
进一步的，此实施例如图5和图6所示，控制单元23还包括控制板234、操作按钮235、显示屏236和供电模块24；控制板234设于电路层211，控制板234均与蠕动泵231、磁场发生模块232、信号发生器、操作按钮235、显示屏236和供电模块24电性连接；操作按钮235、显示屏236和供电模块24设于外壳21表面。
进一步的，此实施例如图6所示，供电模块包括电源接口241和总开关242。
在进行应用时，通过各个部件的配合，实现对细胞分选和转移的精确控制。
以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于介电泳及磁性捕获的微流控芯片，其特征在于，
所述微流控芯片包括依次堆叠合并的流道层、电泳层和收集层；
所述流道层朝向所述电泳层的表面设有多条分选流道，所述分选流道在其输送方向上依次接通有入液口、包裹液入口、磁性液入口和废液出口；
所述电泳层设有多个电泳电极，所述电泳电极连接于所述入液口和所述包裹液入口之间的所述分选流道，多条所述分选流道共用一个所述入液口和一个所述废液出口，多条所述分选流道设有共用的电泳段，所述电泳段设于所述入液口和所述包裹液入口之间，多条所述分选流道设有共用的惯性聚焦段，所述惯性聚焦段设于所述电泳段和所述包裹液入口之间；
细胞或颗粒在流体中运动时，除受到主流方向的作用力之外，还会受垂直升力作用；细胞或颗粒由于受到流场速度分布不均匀以及避免诱导产生的方向相反剪切升力和壁面升力的作用，细胞或颗粒会在两力大小相等处平衡聚焦下来；通过惯性聚焦段的结构，能够将入液口处进入的杂乱无章的细胞流，在迪恩曳力的作用下聚焦在一条直线上，并增大每个细胞彼此之间的距离，便于后续液滴包裹的生成；
所述磁性液入口和所述废液出口之间的所述分选流道接通有多个磁性通道，所述磁性通道内壁设有一圈磁性电极；
所述微流控芯片设有出口通道，所述出口通道和所述磁性通道贯穿所述流道层和所述电泳层至所述收集层；
所述收集层设有多条收集流道，所述收集流道两端分别与所述磁性通道和所述出口通道接通；
多条所述分选流道设有共用的注液段，所述注液段设于所述包裹液入口和所述磁性液入口之间；
所述流道层朝向所述电泳层的表面还设有多条辅助流道；
单个所述包裹液入口通过单独一条所述辅助流道接通所述注液段；
单个所述磁性液入口通过单独一条所述辅助流道接通所述注液段；
将含细胞的溶液从入液口通入，细胞溶液从入液口进入到电泳段的流道中，启动电泳层的电泳电极，由于细胞各属性不同，两种不同的细胞在介电力的作用下被分离到上下两条流道中；通过电泳分离后的细胞分别沿两条流道进入惯性聚焦段的流道中，在经过惯性聚焦段后，细胞流中细胞与细胞之间的间隔被拉长且细胞排列变得有序化，然后进入注液段的流道中；从包裹液入口通入与原细胞溶液不相溶的溶液，通过辅助流道进入注液段中，在剪切力的作用下先对细胞形成第一层包裹；再从磁性液入口通入与原细胞溶液和第一层包裹液均不相溶的，且带有磁性物质并具有一定粘度的第二层包裹液，通过辅助流道进入注液段中，对细胞形成细胞表面的第二层包裹；被两次包裹后的细胞分别进入分支的流道中，由于细胞表面包裹有磁性物质；磁性通道的磁性电极与导磁的导线与电磁铁相连，电磁铁在通电时产生的磁场得以传导至磁性电极处，所以细胞到达磁性通道中，由于磁场产生的磁力作用下，同时向磁性通道通入无细胞培养液，给到达磁性用到的细胞施加正压力，细胞从流道层移动至电泳层，细胞被固定在电泳层的磁性通道；由于流体力学的流阻作用，电泳层的磁性通道固定了一个细胞后，其余细胞就不会再从流道层往电泳层流动，而是随着剩余的液体流向废液出口；再从入液口通入冲洗液，将整个流道中残余的细胞、多余的包裹物和废物全部排向废液出口；继续在入液口通入冲洗液，同时撤去磁场，使卡在磁性通道的细胞流至收集层，通过收集流道进入出口通道，从而在每一个出口通道都能得到一个单细胞。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，
所述惯性聚焦段的流道为波纹状。
3.一种基于介电泳及磁性捕获的控制设备，其特征在于，
所述控制设备包括收集孔板、控制单元和权利要求1所述的微流控芯片，
所述收集孔板与所述出口通道接通；
所述控制单元用于控制所述微流控芯片分选和收集细胞。
4.根据权利要求3所述的控制设备，其特征在于，
所述磁性通道和所述出口通道之间设有所述废液出口。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110496655A (zh) * 2019-07-26 2019-11-26 北京工业大学 一种基于微流控技术的肿瘤细胞检测芯片

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020076825A1 (en) * 2000-10-10 2002-06-20 Jing Cheng Integrated biochip system for sample preparation and analysis
KR101212030B1 (ko) * 2012-04-30 2012-12-13 한국기계연구원 자성을 이용하는 세포분리장치 및 이를 이용하는 방법
WO2015058206A1 (en) * 2013-10-18 2015-04-23 The General Hosptial Corporation Microfluidic sorting using high gradient magnetic fields
WO2020006404A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 The General Hospital Corporation Isolating and analyzing rare brain-derived cells and particles

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110496655A (zh) * 2019-07-26 2019-11-26 北京工业大学 一种基于微流控技术的肿瘤细胞检测芯片

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于可开启微流控芯片的循环肿瘤细胞捕获及单个细胞的提取;方义等著;《电脑知识与技术》;20170131;第229-230页 *

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