CN115461153A

CN115461153A - 颗粒分选系统和方法

Info

Publication number: CN115461153A
Application number: CN202180031428.0A
Authority: CN
Inventors: 潘琼; 科尔姆·亨特; 伊凡·K·迪莫夫
Original assignee: Orca Biosystems Inc
Current assignee: Orca Biosystems Inc
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2022-12-09
Also published as: US20230166261A1; JP2023516390A; WO2021178566A1; EP4114570A1; EP4114570A4

Abstract

描述了用于颗粒分选的系统和方法。阵列可以包括具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的基板。所述基板可以包含多个孔，所述孔限定从所述第一表面延伸到所述第二表面的内腔。所述多个孔可被配置为接收包含多个颗粒的样品溶液。所述阵列还可以包括设置在所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻的表面材料。所述表面材料可以包括多种材料，所述多种材料被配置为修改在所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻的样品溶液或多个颗粒的润湿行为，使得所述第一表面或所述第二表面中的一个是亲水性的，而所述第一表面或所述第二表面中的另一个是疏水性的。

Description

颗粒分选系统和方法

交叉引用

本申请要求于2020年3月4日提交的美国临时专利申请号62/985,257的权益，该申请通过引用并入本文。

背景技术

基于细胞的疗法代表了再生医学和免疫疗法的基础。尽管许多遗留到治疗中的非治疗性细胞是无害的，但即使是少量具体的异常细胞类型也可能对患者造成严重的不良后果。因此，在将细胞移植到患者体内之前，将治疗细胞从有害细胞中纯化出来是至关重要的。为了加快基于细胞的再生医学技术向临床的转化，用于基于差异化表面标志物表达以无菌且临床可应用的形式分离稀有干细胞和其他免疫细胞类型的高通量、高纯度的方法可能是必要的。

发明内容

本文公开的实施方案提供了用于分选细胞的系统、方法和装置。在一些情况下，可以借助于激光(例如，激光提取)和/或微孔阵列来分选细胞。微孔阵列可以包括可与激光相互作用以帮助提取目标细胞的涂层。在一些情况下，涂层可以剥落，同时破坏微孔阵列中保持的液体的弯月面。有利地，本文所述的方法能够提高细胞活力和提取效率，例如，因为将激光引导至阵列的表面，而不是直接引导至保持目标颗粒的液体处。

在一些方面，本公开内容提供了一种阵列，所述阵列包括具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的基板，其中所述基板包括基板材料和表面材料，其中所述表面材料位于所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻，并且所述基板包括限定从所述第一表面延伸到所述第二表面的内腔的多个孔，并且其中所述基板的特征在于：所述多个孔中的每个孔的最大直径为500微米或更小，所述多个孔中的每个孔的纵横比为5或更大，并且所述表面材料选自吸收大于10％的入射电磁辐射的材料。

在一些方面，本公开内容提供了一种阵列，所述阵列包括：具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的基板，其中所述基板包括基板材料和表面材料，其中所述表面材料位于所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻，并且所述基板包括从所述第一表面延伸到所述第二表面的多个孔，并且其中所述基板的特征在于：孔密度为100个或更多个孔/平方毫米，所述多个孔中的每个孔的纵横比为10或更大，并且所述表面材料选自吸收大于10％的入射电磁辐射的材料。

在某些实施方案中，每个孔的最大横截面积为约0.008mm²或更小。在某些实施方案中，所述多个孔中的每个孔的孔径在5微米至100微米的范围内。在某些实施方案中，所述多个孔中的每个孔的孔径在15微米至50微米的范围内。在某些实施方案中，每个孔具有选自约1mm至约500mm的长度。在某些实施方案中，每个孔具有选自约1mm至约100mm的长度。在某些实施方案中，每个孔具有选自约0.1mm至约10mm的范围的长度。

在某些实施方案中，所述孔密度在100个孔/平方毫米至2500个孔/平方毫米的范围内。在某些实施方案中，所述孔密度在500个孔/平方毫米至1500个孔/平方毫米的范围内。在某些实施方案中，所述表面材料与所述基板材料基本相似。在某些实施方案中，所述表面材料不同于所述基板材料。在某些实施方案中，所述基板材料是玻璃，而所述表面材料不是玻璃。在某些实施方案中，所述表面材料包含金属。在某些实施方案中，所述表面材料吸收大于10％的入射电磁辐射，所述入射电磁辐射的波长选自0.4微米至2.5微米。在某些实施方案中，所述表面材料吸收大于50％的入射辐射。在某些实施方案中，所述表面材料吸收大于50％的入射电磁辐射，所述入射电磁辐射的波长选自0.4微米至1.5微米。

在某些实施方案中，所述纵横比在5至100的范围内。在某些实施方案中，所述纵横比为20或更大。在某些实施方案中，所述纵横比为50或更大。在某些实施方案中，所述纵横比为100或更大。在某些实施方案中，所述表面材料涂覆或部分涂覆所述第二表面。在某些实施方案中，所述表面材料涂覆或部分涂覆所述第一表面。在某些实施方案中，所述表面材料不阻挡进入所述孔的所述内腔。在某些实施方案中，所述表面材料具有约20nm至500nm的平均厚度。在某些实施方案中，所述表面材料具有约100nm至500nm的平均厚度。在某些实施方案中，所述表面材料是疏水性的。

在某些实施方案中，所述第一表面和第二表面是基本平行的平面。在某些实施方案中，所述多个孔相对于从所述第一表面到所述第二表面的表面法线成一定角度延伸。在某些实施方案中，所述角度在0度至90度的范围内更大。在某些实施方案中，所述多个孔从所述第一表面正交地延伸到所述第二表面。在某些实施方案中，所述多个孔横穿从所述第一表面到所述第二表面的间接路径。

在一些方面，本公开内容提供了一种用于对混合物的组分进行分选的系统，该系统包括根据本公开内容的任何方面所述的阵列；以及壳体，所述壳体包括被配置为接收从所述阵列释放的所选择的内容物的内表面。在某些实施方案中，所述内表面位于所述基板的所述第二表面的下方。

在一些方面，本公开内容提供了一种从阵列的孔释放所选择的内容物的方法，所述方法包括：识别具有所选择的内容物的阵列的孔，其中所述阵列包括具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的基板，其中所述基板包括基板材料和表面材料，其中所述表面材料位于所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻，并且所述基板包括限定从所述第一表面延伸到所述第二表面的内腔的多个孔，其中所述基板的特征在于以下中的一项或多项：(a)多个孔中的每个孔的最大直径为500微米或更小；(b)多个孔中的每个孔的纵横比为5或更大；(c)孔密度为100个或更多个孔/平方毫米；和(d)所述表面材料选自吸收大于10％的入射电磁辐射的材料；以及用被引导至所述识别的孔内或与所述识别的孔相邻之处的表面材料的电磁辐射从所述阵列的所述第一表面或所述第二表面去除所述表面材料的一部分，从而释放所述识别的孔的所述内容物。

在某些实施方案中，所述电磁辐射选自0.2微米至2.5微米的波长、足以破坏所述内容物与所述孔之间的附着力的通量水平、以及在1ns至1毫秒的范围内的脉冲持续时间。在某些实施方案中，去除表面材料包括烧蚀。在某些实施方案中，去除表面材料包括机械去除。在某些实施方案中，机械去除包括剥落。在某些实施方案中，去除表面材料包括光热去除。在某些实施方案中，去除表面材料包括光化学去除。在某些实施方案中，去除表面材料包括光声学去除。

在某些实施方案中，所述所选择的内容物包括水溶液中的细胞。在某些实施方案中，所述细胞选自INKT细胞、Tmem、Treg、HSPC及其组合。在某些实施方案中，所述多个孔中的每个孔的横截面积各自为约0.008mm²或更小。在某些实施方案中，所述多个孔中的每个孔的孔径在5微米至100微米的范围内。在某些实施方案中，所述多个孔中的每个孔的孔径在15微米至50微米的范围内。在某些实施方案中，每个孔具有选自约1mm至约500mm的长度。在某些实施方案中，每个孔具有选自约1mm至约100mm的长度。在某些实施方案中，每个孔具有选自约0.1mm至约10mm的长度。

在某些实施方案中，阵列上的所述孔密度在100个孔/平方毫米至2500个孔/平方毫米的范围内。在某些实施方案中，阵列的所述孔密度在500个孔/平方毫米至1500个孔/平方毫米的范围内。在某些实施方案中，所述阵列具有大于1000个孔/mm²的孔密度。在某些实施方案中，孔密度为5000个孔/mm²或更大。在某些实施方案中，所述纵横比在5至100的范围内。在某些实施方案中，所述孔的纵横比为20或更大。在某些实施方案中，所述孔的纵横比为50或更大。在某些实施方案中，所述孔的纵横比为100或更大。在某些实施方案中，所述表面材料在选自约0.4微米至约2.5微米的波长下吸收大于10％。在某些实施方案中，所述表面材料吸收大于50％的入射辐射。在某些实施方案中，所述表面材料吸收大于50％的入射辐射，所述入射辐射的波长选自约0.4微米至约2.5微米。

在某些实施方案中，所述阵列的特征在于以下中的两项或更多项：(a)多个孔中的每个孔的最大直径为500微米或更小，(b)多个孔中的每个孔的纵横比为5或更大，(c)孔密度为100个或更多个孔/平方毫米，和(d)所述表面材料选自吸收大于10％的入射电磁辐射的材料。在某些实施方案中，所述表面材料的一部分与所述识别的孔相邻。在某些实施方案中，所述表面的一部分包括所述识别的孔的内腔表面。在某些实施方案中，将所述表面的一部分去除至100微米或更小的深度。在某些实施方案中，将所述表面的一部分去除至50微米或更小的深度。在某些实施方案中，所述方法还包括在识别具有所选择的内容物的所述孔之前，用包含所述所选择的内容物的溶液装载所述阵列。在某些实施方案中，识别具有所述所选择的内容物的所述孔包括分析从所述阵列的所述孔发射的电磁辐射。在某些实施方案中，释放所述内容物包括以约5,000个孔/秒至约100,000,000个孔/秒的速率释放所述内容物。

在一些方面，本公开内容提供一种珠粒，其包括：红外吸收性核；和非红外吸收性壳，其中所述非红外吸收性壳的外径等于或小于约10微米。

在某些实施方案中，所述非红外吸收性壳包含琼脂糖、右旋糖酐或两者。在某些实施方案中，所述红外吸收性核包含红外吸收性染料。在某些实施方案中，所述珠粒具有等于或小于约20微米的直径。

在一些方面，本公开内容提供了一种溶液，其包含：多个根据本公开内容的任何方面所述的珠粒；和目标颗粒。在某些实施方案中，所述目标颗粒是细胞。在某些实施方案中，所述多个所述珠粒的数量与多个所述细胞的数量的比率为约1:1至10:1。

在本公开的另一方面，阵列包括具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的基板，其中所述基板包括限定从所述第一表面延伸到所述第二表面的内腔的多个孔，并且其中所述多个孔被配置为接收包含多个颗粒的样品溶液；以及设置在所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻的表面材料，其中所述表面材料包括多种材料，所述多种材料被配置为修改在所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻的所述样品溶液或多个颗粒的润湿行为，使得所述第一表面或所述第二表面中的一个是亲水性的，而所述第一表面或所述第二表面中的另一个是疏水性的。

在一些实施方案中，多种材料包括金属层(诸如溅射的、物理溅射的、化学涂覆的、功能改性的(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)等)。所述金属层可以具有在约50nm至约1mm范围内的厚度。所述金属层可以包括钛和/或金。所述金属层的第一部分可以涂覆有第一化学涂层。所述金属层的第二部分可以涂覆有不同于所述第一化学涂层的第二化学涂层。在一些实施方案中，所述第一化学涂层可以设置在所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻的所述多个孔的垂直侧壁上。所述第一化学涂层可被配置为减少或消除所述颗粒粘附到所述孔的所述垂直侧壁。所述第二化学涂层可被配置为减少或防止所述样品溶液从所述孔的不希望的泄漏。在一些实施方案中，所述第二化学涂层是疏水性的。所述第二化学涂层可以设置在所述基板的所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻的部分上。所述基板的所述部分可以与所述多个孔的垂直侧壁相邻。在一些情况下，所述基板的所述部分可以与所述多个孔的所述垂直侧壁基本正交。

在一些实施方案中，所述第一化学涂层可包括甲氧基-聚(乙二醇)-硫醇。所述第二化学涂层可包括1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇。

在一些实施方案中，所述多种材料还包括不在金属层(诸如溅射的、物理溅射的、化学涂覆的、功能改性的(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)等)上的化学涂层。所述化学涂层可以设置在所述基板或所述多个孔的不具有所述金属层(诸如溅射的、物理溅射的、化学涂覆的、功能改性的(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)等)的一个或多个部分上。在一些实施方案中，所述化学涂层包括甲氧基-聚(乙二醇)-硅烷。

在一些实施方案中，所述第二表面可被配置为接收包含所述多个颗粒的所述样品溶液。所述第一表面可被配置为被破坏以从所述孔中的一个或多个释放所述颗粒中的一个或多个。在一些实施方案中，所述第二表面可以是亲水性的，以增强包含所述多个颗粒的所述样品溶液吸收进入多个孔。所述第一表面可以是疏水性的，以减少或消除所述样品溶液从所述孔的不希望的泄漏。

在一些实施方案中，所述第一表面可被配置为通过在所述第二表面的一个或多个部分处引导电磁辐射而被破坏。在一些实施方案中，所述多个孔中的每个孔具有500微米或更小的最大直径。所述多个孔中的每个孔可以具有5或更大的纵横比。所述表面材料可以选自吸收大于10％的入射电磁辐射的材料。所述基板可以具有100个或更多孔/平方毫米的孔密度。

在一些实施方案中，所述阵列的颗粒提取产率为至少70％。具有功能改性表面层(即，化学涂覆的金属层)(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)的所述阵列的颗粒提取产率可以高于没有所述功能改性表面层(即，化学涂覆的金属层)(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)的另一阵列。例如，具有所述功能改性表面层(即，化学涂覆的金属层)(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)的所述阵列的所述颗粒提取产率可以比没有所述功能改性表面层(即，化学涂覆的金属层)(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)的所述另一阵列高至少5％。在一些情况下，具有所述功能改性表面层(即，化学涂覆的金属层)(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)的所述阵列的所述颗粒提取产率比没有所述功能改性表面层(即，化学涂覆的金属层)(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)的所述另一阵列高至少20％。

在一些实施方案中，所述多个颗粒包括活细胞。具有所述功能改性表面层(即，化学涂覆的金属层)(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)的所述阵列的活细胞提取产率可以高于没有所述功能改性表面层(即，化学涂覆的金属层)(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)的另一阵列。例如，具有所述功能改性表面层(即，化学涂覆的金属层)(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)的所述阵列的所述活细胞提取产率可以比没有所述功能改性表面层(即，化学涂覆的金属层)(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)的所述另一阵列高至少5％。在一些情况下，具有所述功能改性表面层(即，化学涂覆的金属层)(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)的所述阵列的所述活细胞提取产率比没有功能改性表面层(即，化学涂覆的金属层)(即，表面亲水性改性的、表面疏水性改性的)的所述另一阵列高至少20％。

援引并入

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体和单独地指出通过引用被并入。

附图说明

在所附权利要求中具体阐述了本发明的新颖特征。通过参考阐述了说明性实施方案的以下详细描述和附图将获得对本发明的特征和优点的更好理解，在所述说明性实施方案中利用了本发明的原理，在附图中：

图1A是根据一些实施方案的用于分选细胞的阵列的侧截面视图。

图1B是根据一些实施方案的用于分选颗粒的阵列的俯视图。

图1C示出了根据一些实施方案的具有不同细胞浓度的阵列的示例图像。

图2A是根据一些实施方案的用于分选颗粒的示例阵列的侧截面视图。

图2B是根据一些实施方案的示例阵列的示例基板的正交视图。

图3A是根据一些实施方案的用于分选颗粒的示例阵列的正交视图。

图3B是根据一些实施方案的用于分选颗粒的示例阵列的正交视图，所述颗粒包括通过激光在与孔相邻的位置处去除的涂层。

图4A是根据一些实施方案的示例第一阵列中IR能量吸收荧光染料染色的PBMC的正交视图。

图4B是根据一些实施方案的在提取PBMC之后的示例第一阵列的正交视图。

图5A示出了根据一些实施方案的包括微球的阵列的侧截面视图。

图5B示出了根据一些实施方案的包括微球和水性样品溶液的阵列的侧截面视图。

图6A示出了根据一些实施方案的填充有微球和细胞的微孔阵列的明场图像。

图6B示出了根据一些实施方案的从单个孔提取细胞的明场图像。

图6C示出了根据一些实施方案的填充有微球和一个细胞的孔阵列的图像。

图6D示出了根据一些实施方案的从单个微孔提取细胞后的阵列的图像。

图7A示出了根据一些实施方案的提取的细胞的示例明场图像。

图7B示出了根据一些实施方案的提取的细胞的示例图像。

图8示出了根据一些实施方案的包含琼脂糖和右旋糖酐的示例微球的明场图像。

图9示出了根据一些实施方案的包含琼脂糖和右旋糖酐的示例微球的高倍率红外图像。

图10A示出了根据一些实施方案的包含琼脂糖和IR吸收染料的示例微球的明场图像。

图10B示出了根据一些实施方案的包含琼脂糖和IR吸收染料的示例微球的红外图像。

图11A图示了根据一些实施方案的涂覆程序的流程图。

图11B图示了根据一些实施方案的图11A的涂覆程序的附加细节。

图12A是根据一些实施方案的用于分选颗粒的阵列的俯视图。

图12B示出了根据一些实施方案的在阵列底端具有表面改性的阵列的截面图。

图13A示出了根据一些实施方案的在表面改性之前阵列的底端的截面图。

图13B示出了根据一些实施方案的涂覆有一层预处理材料的阵列的底端的截面图。

图13C示出了根据一些实施方案的涂覆有第一材料和第二材料的阵列的底端的截面图。

图13D示出了根据一些实施方案的具有两层涂覆材料和表面改性的阵列的底端的截面图。

图14A示出了根据一些实施方案的包括阵列、壳体和内表面的系统的侧截面视图。

图14B示出了根据一些实施方案的包括阵列、壳体、内表面和电磁辐射源的系统的侧截面视图。

图15A是根据一些实施方案的示例系统在0小时时的泄漏测试的正交初始视图。

图15B是根据一些实施方案的示例系统在5小时时的泄漏测试的正交结束视图。

图16A示出了根据一些实施方案的提供包括多个孔的阵列的侧截面视图。

图16B示出了根据一些实施方案的在阵列内沉积水溶液的侧截面视图。

图16C示出了根据一些实施方案的在盒内插入图1A的示例阵列的侧截面视图。

图16D示出了根据一些实施方案的第一细胞和第二细胞的信号的绘图的图像。

图16E示出了根据一些实施方案的提取第二细胞的侧截面视图。

图16F示出了根据一些实施方案的收集细胞的侧视截面图。

图17示出了根据一些实施方案的细胞阵列的示例原始荧光图像。

图18示出了根据一些实施方案的图17所示阵列的50万个孔的示例散布图。

图19A-图19C示出了根据一些实施方案的Au涂覆的孔板和Cr涂覆的孔板之间的性能(提取产率和细胞活力)的比较。

图20示出了根据一些实施方案的不同涂层的接触角图像和测量结果。

具体实施方式

需要提供具有高速和无菌性的细胞分选系统。因此，本文提供了用于通过从阵列(诸如微孔阵列)的激光提取来分选细胞的系统、装置和方法。本文中的系统、装置和方法所采用的微孔分选可以被配置为约10,000个细胞/秒的高分选速率，或比现有技术快100-1000倍。此外，本文所述的实施方案可以在不损害细胞活力或功能的情况下实现这样的分选速率，同时保持无菌性和操作员生物安全，减少样品间污染，并消除任何流速时间限制。特别地，微孔阵列的表面材料及其使用的系统和方法允许孔内容物的释放，而对孔内容物的热影响可以忽略不计。本公开的各种系统和方法可以与其他系统和方法组合或用其他系统和方法进行修改，诸如例如，标题为“ULTRAFAST PARTICLE SORTING”的国际专利申请号PCT/US2019/049221中描述的那些，该申请通过引用整体并入本文。

阵列

本文提供了一种阵列。本文所述的阵列可用于分选颗粒。颗粒可以是目标颗粒，诸如需要富集用于治疗用途的细胞。该阵列可以包括基板。基板可包括第一表面，例如顶表面；与第一表面相对的第二表面，例如底表面；以及从第一表面延伸到第二表面的多个孔。所述孔可限定内腔，其可以具有如本文所述的不同的形状。所述孔可以是微孔或微通道。

在一个非限制性示例中，包括多个孔的基板的特征在于，每个孔的最大直径为500微米或更小，每个孔的纵横比为10或更大，并且表面材料选自吸收大于10％的入射电磁辐射的材料。在另外的或可替代的非限制性示例中，包括多个孔的基板的特征在于孔密度为100个或更多个孔/平方毫米，每个孔的纵横比为10或更大，并且表面材料选自吸收大于10％的入射电磁辐射的材料。

图1A是根据一些实施方案的用于分选颗粒的阵列的垂直截面。如图1A所示，阵列100可以包括基板110，该基板110包括(a)第一表面111和与第一表面111相对的第二表面112，以及(b)从第一表面111延伸到第二表面112的多个孔113。多个孔可以基本上彼此平行，并且可被配置为将颗粒与液体保持在一起。例如，液体可以通过表面张力保持在孔内，并且在一些情况下可以在每个孔的一端或两端形成弯月面。

基板110可以包括基板材料。基板材料可以是玻璃，诸如硅酸盐玻璃、熔融二氧化硅、熔融石英等。基板材料可以是塑料，诸如PETG、PEEK等。在一些实施方案中，基板可以是金属，诸如铝、钢、铬、钛、金等。

基板110可包括多个孔113。在一些情况下，多个孔113包括约10万至约1000亿个孔。在一些情况下，多个孔113包括约1000至约10亿个孔。在一些情况下，多个孔113包括约100万至约1000亿个孔。

基板110可以包括一定密度的孔。孔的密度可以包括每平方毫米阵列的孔的数量。可以在第一表面111或第二表面112处测量孔的密度。任选地，在一些实施方案中，第一阵列100具有约66％或约40％至约75％的开放阵列分数(堆积密度)。在一些情况下，孔密度可以在100至2500个孔/平方毫米的范围内。在一些情况下，孔密度可以在500至1500个孔/平方毫米的范围内。制造高孔密度的方法可以是通过使管诸如毛细管熔融。可以通过改变管的壁厚和中心直径来改变孔密度。

在一个非限制性示例中，第一阵列110的宽度和长度分别为10×10英寸，并包括2.4亿个孔113，每个孔113的直径为15um。

此外，根据图1A，第一阵列100具有作为在第一表面111与第二表面112之间的法线距离测量的阵列高度110a。在一些实施方案中，阵列高度110a可以被测量为第一表面111与第二表面112之间的最大或最小法线距离。在一些实施方案中，阵列高度110a可以被测量为孔113的法线高度。在一些实施方案中，阵列高度110a可以被测量为孔113的最大或最小长度。每个孔可以具有高度(或纵向长度)113a。孔之间的长度可以是均匀的，或者孔和孔之间的长度可以变化，诸如在制造工艺过程中通过变形或不规则性。任选地，孔113中的每一个具有等于或小于约50mm的长度。在一些情况下，每个孔可以具有选自约1mm至约500mm的长度。在一些情况下，每个孔可以具有选自约1mm至约100mm的长度。在一些情况下，每个孔可以具有选自约1mm至约10mm的长度。

任选地，多个孔113可以与第一表面111和第二表面112基本正交。在一些实施方案中，多个孔113可以基本上彼此平行。在一些实施方案中，与第二表面相对的第一表面可以是基本平行的平面。多个孔可以从第一表面正交地延伸到第二表面。孔可以从第一表面垂直延伸到第二表面。可替代地，多个孔可以相对于从第一表面到第二表面的表面法线成一定角度延伸。该角度可以与法线成小于90度。该角度可以小于60度、小于45度、小于30度或更小。该角度可以在从5度到90度的范围内。

在一些实施方案中，多个孔可以横穿从第一表面到第二表面的间接路径。在这样的实施方案中，孔可以是缠结的、编织的或交错的。孔可包括一个或多个弯曲部，使得相对于从第一表面到第二表面的直接路径，穿过孔的路径实质上改变了方向。

图1B示出了用于分选颗粒的阵列100的俯视图。在一些示例中，阵列100具有多个孔113。每个孔可以包括横截面。横截面可以是圆形，可以是椭圆形，可以是多面体(例如正方形、六边形、八边形、十二边形等)，或者可以具有不规则形状。孔之间的形状可以是均匀的，或者孔可以在孔和孔之间变化，诸如在制造工艺过程中通过变形或不规则性。

参考图1A，每个孔113的横截面可以包括横截面尺寸113b。可以在阵列的两个表面中的任一个或在中间位置处测量横截面尺寸。可以在单个横截面处测量横截面尺寸。附加地或替代地，横截面尺寸可以在沿着孔的许多位置上取平均值。尺寸可以多种方式测量，诸如在显微镜下使用参照、通过干涉仪、从流量计算等。在一些示例中，阵列的每个孔可以具有5微米至100微米范围内的横截面尺寸。在一些示例中，每个孔可以具有在15微米至50微米范围内的横截面尺寸。

在一些情况下，横截面尺寸可以是直径。术语直径旨在涵盖圆形、近似圆形或椭圆形的孔的最大横截面距离。在一些示例中，阵列的每个孔可以具有在5微米至100微米范围内的孔径。在一些示例中，每个孔可以具有在10微米至50微米范围内的直径。

每个孔113可以具有横截面积。可以在单个横截面处测量横截面积。另外地或可替代地，横截面积可以在沿着孔的许多位置上取平均值。图1B所示的孔113的白色区域可以限定孔的第一表面处的横截面积。任选地，每个微孔113具有等于或小于约1平方毫米的横截面积。在一些情况下，多个孔中的每个孔可以具有约0.008mm²或更小的最大横截面积。

阵列的每个孔113可以具有纵横比。纵横比可以是孔的长度相对于孔的最大横截面尺寸的分数。纵横比可以是孔的长度相对于孔的直径的分数。在一些情况下，纵横比可以在10至100的范围内。在一些情况下，纵横比可以为10或更大。在一些情况下，纵横比可以为20或更大。在一些情况下，纵横比可以为100或更大。

图1C示出了具有不同细胞浓度的阵列的示例图像。如图示实施方案中所示，每个孔可以包括一个或多个目标颗粒，诸如细胞。一个颗粒或多个颗粒可以包括一个细胞或多个细胞。多个细胞的数量可以为约1、约5、约25或更多。在一些示例中，多个细胞的数量可以小于约100或小于约1000。

在一些实施方案中，水性样品溶液可以沉积到阵列100上，诸如通过将水性样品液铺展到阵列100上。在一些实施方案中，阵列100的第一表面111可以是亲水性的，并且水性样品溶液可以被吸收到孔113中。在一些实施方案中，阵列100的第一表面111可以将水性样品溶液中的目标颗粒，诸如细胞，分布在微孔113之间。在一些实施方案中，阵列100的第一表面111可以将水性样品溶液中的目标颗粒随机分布在微孔113之间。在一些实施方案中，一个或多个目标颗粒可移动通过孔并沉降在每个微孔113的底部。任选地，在一些实施方案中，通过水性样品溶液的表面张力，目标颗粒可以保留在每个孔113中。

基板的一个或多个表面部分可以涂覆有材料。涂覆的材料可被配置为响应于被引导到基板的涂覆部分处或与基板的涂覆部分相邻的电磁辐射而被破坏。因此，一旦目标颗粒被识别为保持在阵列的特定微通道(孔)内，电磁辐射就可被引导到基板的涂覆部分处以破坏表面材料，这可导致保持在微通道中的液体的弯月面破裂以释放目标颗粒。在某些实施方案中，电磁辐射可以去除(例如烧蚀)微阵列中的孔中或与孔相邻的一部分涂覆材料，从而破坏保持在孔的微通道中的液体的弯月面。

表面材料

本文提供了包括表面材料的阵列100的非限制性示例，例如图2A至图17中所示。参考图2A，表面材料120可以包括涂层。涂层可以耦合到基板110的第一表面111。在一些实施方案中，表面材料120可以包括不同于基板材料的材料。在一个示例中，涂层可以包括金属，诸如过渡金属(例如，金，以及能够提供对金的附着力的金属(诸如铬、钛、镍或镍铬))。在一些实施方案中，表面材料可以包括多个层。表面材料可以包括金属涂层(例如，Ti-Au)的组合。在一些实施方案中，表面材料可以包括类金属或金属氧化物。在一些实施方案中，表面材料可包括钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铂、金、汞、铌、铱、钼、银、镉、钽、钨、铝、硅、磷、锡、前述任何一种的氧化物或其任何组合。

在一些实施方案中，表面材料120可以包括聚合物。在一些实施方案中，表面材料可以包括本文所述的任何涂层材料的组合。表面材料或涂层可被配置为响应于被引导到表面材料的一部分处或与表面材料的一部分相邻的电磁辐射而从阵列的第一表面111被破坏。因此，一旦目标颗粒被识别为保持在阵列的特定微通道内，就可以将电磁辐射引导到表面以破坏和/或剥离涂层，这可以破坏保持在微通道中的液体的弯月面，以释放一个或多个目标颗粒。

图2A是根据一些实施方案的用于分选颗粒的示例阵列的侧截面视图。如图2A中所图示，阵列100可以包括基板110。基板可以包括多个孔113。基板110可以包括第二表面112和与第二表面112相对的第一表面111。任选地，多个孔113可以从第一表面111延伸到第二表面112。在一些实施方案中，涂层120可以耦合到第一表面111。

在一些实施方案中，阵列100具有约66％的开放阵列分数(堆积密度)。在一些实施方案中，每个孔113具有等于或小于约1平方毫米的横截面积。在一些实施方案中，每个孔113具有约50um至约150um的直径。在一些实施方案中，每个孔113具有等于或小于约50mm的长度。在一些实施方案中，多个孔113与第二表面112和第一表面111正交。在一些实施方案中，多个孔113中的每个孔113可以基本上彼此平行。在一些实施方案中，多个孔113包括约100万至约1000亿个孔。

另外，按照图2A，阵列100可以具有被测量为从第二表面112到表面材料120的距离的阵列高度110a。在一些实施方案中，阵列高度110a可以被测量为第一表面111和第二表面112之间的法线距离。在一些实施方案中，阵列高度110a可以被测量为第一表面111与第二表面112之间的最大或最小法线距离。在一些实施方案中，阵列高度110a测量可以被为孔113的法线高度。在一些实施方案中，阵列高度110a可以被测量为孔113的最大或最小高度。

图2B是根据一些实施方案的示例阵列的俯视图。按照图2B，在阵列100内的多个孔113以正交图案布置。在一些实施方案中，图案包括线性图案、三角形图案、六边形图案、不规则图案或其任何组合。按照图2B，孔113的正交图案具有第一间隔113b和第二间隔113c中的至少一个，其中在连续孔113的中心点之间测量第一间隔113b和第二间隔。在一些实施方案中，第一间隔113b和第二间隔中的至少一个被测量为连续孔113的表面上的相对点之间的法线距离。在一些实施方案中，第一间隔113b和第二间隔113c中的至少一个可以为约10mm至约40mm。

本文所述的阵列可以包括涂层120。涂层可以耦合到基板的一个或多个表面部分。涂层可被配置为在受到电磁辐射时被破坏。例如，响应于被引导到涂层的一部分处的来自激光的电磁辐射，涂层可以被剥落或剥离。任选地，涂层可以包括不同于基板的材料。例如，基板110可以包括第一材料，且涂层120可以包括不同于第一材料的第二材料。

在一些情况下，表面材料(涂层120)可以涂覆或部分涂覆阵列的第二表面112。在附加或替代的情况下，表面材料可以涂覆或部分涂覆阵列的第一表面111。在一些情况下，表面材料可以基本上不阻碍进入孔的内腔。然而，在一些情况下，可能会出现一些孔的堵塞，诸如由于制造过程中涂层厚度的变化所致。表面材料可以具有约20纳米(nm)至500nm的平均厚度。表面材料可以具有约100nm至500nm的平均厚度。

在一些情况下，表面材料(涂层120)可以基本上类似于基板材料110。在一些情况下，阵列可以是匀质的。在一些实施方案中，匀质阵列不包括或不需要包括涂层。在一些实施方案中，匀质阵列包括均匀团聚物或合金材料。在一个示例中，阵列包括类金属、金属(例如，铬、钛、金、铁、镍、铜、铂或钯)(例如，金和能够提供对金的附着力的金属(诸如铬、钛、镍或镍铬))或其任何组合。在一些实施方案中，基板材料包括玻璃、塑料、铝、钢、不锈钢或其任何组合。

在一些情况下，表面材料(涂层120)可以基本上与基板材料110不同。基板材料可以是玻璃，并且表面材料可以是除玻璃之外的材料。在一些情况下，表面材料(涂层120)可以包括金属。在一些情况下，金属可以包括钛、金、铬、银、铝或任何其他一种或多种金属。在一些情况下，表面材料可以包括金属氧化物，诸如氟化镁、氟化钙、二氧化硅等。表面材料可以包含金属层和/或金属氧化物层，以便形成定制的光学特性，诸如反射或吸收。

在一些实施方案中，表面材料(涂层120)包括过渡金属(例如钛、金等)。在一些实施方案中，第二材料包括类金属。在一些实施方案中，第二材料包括金属氧化物。在一些实施方案中，第二材料包括钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铂、金、汞、铌、铱、钼、银、镉、钽、钨、铝、硅、磷、锡、前述任何一种的氧化物或其任何组合。

在一些实施方案中，表面材料(涂层120)选自不会对细胞活力产生负面影响的材料。例如，表面材料可以是生物相容的。表面材料可以是无毒的。在某些实施方案中，表面材料选自当与电磁辐射接触时不会导致细胞损伤或细胞死亡的材料。例如，由表面材料与电磁辐射接触产生的产物本身可能不会导致细胞损伤或细胞死亡。也就是说，例如通过表面材料的烧蚀产生的产物可以是生物相容的和/或对细胞无毒的。在某些实施方案中，通过在细胞暴露于表面材料之前和之后测量细胞活力来评估对细胞活力的影响。在某些实施方案中，细胞活力保持不变或降低小于40％、小于30％、小于20％、小于15％、小于10％或甚至小于5％。在某些实施方案中，可以通过在表面材料与电磁辐射接触之前和之后测量细胞活力来评估细胞活力。例如，在将细胞装载到阵列中之前以及在通过使表面材料与电磁辐射接触而将细胞从阵列的孔释放之后，评估细胞活力。在一些示例中，在表面材料与电磁辐射接触之后，活力保持不变或降低小于40％、小于30％、小于20％、小于15％、小于10％、小于5％或甚至小于1％。

在一些情况下，阵列可以具有定制的疏水性。在一个示例中，第二表面112可以是亲水的。任选地，第二表面112本身不必是亲水的，而是可以可操作地耦合至亲水涂层。在一些实施方案中，涂层120的一部分可被配置为从第一表面111被破坏。在一些实施方案中，涂层120的一部分可被配置为响应于被引导到涂层的所述一部分处的电磁辐射而从第一表面111被破坏。在一些实施方案中，涂层120可以是疏水性的。

涂层120可被配置为响应于被引导到表面材料的一部分处的电磁辐射而被破坏。因此，一旦目标颗粒被识别为保持在阵列的特定微通道(孔)内，就可以将电磁辐射引导到涂层处以破坏和/或剥离涂层120，这可以破坏保持在微通道(孔113)中的液体的弯月面以释放目标颗粒。涂层120可以吸收与电磁辐射源发射的波长相对应的波长或波长范围。

因此，一旦目标颗粒被识别为保持在阵列的特定孔内，就可以将电磁辐射引导到特定孔附近或与特定孔相邻以释放目标颗粒。在一些实施方案中，表面材料的破坏包括去除阵列的材料的至少一部分、阵列上的涂层或两者。

在一些实施方案中，阵列的破坏可以由局部加热引起。当脉冲持续时间较长、峰值功率密度较低和/或入射辐射的波长在红外光范围内时，这样的机制是可能的。局部加热可导致表面材料(涂层120)或阵列材料升华。在一些实施方案中，基板材料和涂层120具有不同的热膨胀系数，这可以导致剥落。

另外地或可替代地，阵列的破坏可以通过烧蚀引起。当入射峰值功率密度较高、脉冲持续时间较短、入射功率较高和/或入射辐射在可见光范围内时，这样的机制是可能的。烧蚀可包括阵列或基板材料的局部键断裂和/或汽化。

另外地或可替代地，阵列的破坏可以通过等离子体产生而引起。当入射辐射的脉冲持续时间特别短、入射辐射的波长与多光子电离机制共振，和/或入射辐射的波长非常短时，这样的机制是可能的。与局部加热相比，皮秒至飞秒量级的脉冲持续时间可得到更快的等离子体产生，从而导致对基板或表面材料的光学蚀刻。

另外地或可替代地，阵列的破坏可以通过冲击波产生而发生。当峰值功率密度较高、声子共振和/或脉冲持续时间较短时，这样的机制可更加有可能。冲击可以引起表面或阵列材料的物理振动、剥落或晃动。

在一个示例中，表面材料(涂层120)吸收可见光或红外光范围内的一系列波长。在一些实施方案中，表面材料可以是不透明的。表面材料可以吸收在可见光和红外光范围内选择的至少5纳米的波段。表面材料可以吸收大于10％的选自0.4至2.5微米的至少5纳米波段内的入射辐射。表面材料可以吸收大于10％的选自0.4微米至2.5微米的波长的入射电磁辐射。在一些情况下，表面材料可以吸收大于50％的在至少5纳米波段内的入射辐射。可以在0.4至2.5微米的波长范围内选择5纳米波段。表面材料可以吸收大于50％的选自0.4微米至1.5微米的波长的入射电磁辐射。表面材料可以吸收大于10％的波长选自掺杂型正钒酸镱或镱铝石榴石固态激光器的谐波的入射辐射。表面材料可以吸收大于10％的入射1064纳米辐射。

在一个示例中，阵列100的涂层120具有约600nm的平均厚度。涂层120的厚度可通过红外(IR)激光在厚度上减小约100nm或更小，诸如约75nm或更小、或甚至约50nm或更小。涂层厚度可在10至1000nm之间。在一些实施方案中，涂层或其任何可辨别层的厚度为或为约，10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、300nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm或1000nm或上述值中的两个之间的任何范围。在一些实施方案中，涂层或其任何可辨别层的厚度为至少或为至少约10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、300nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm或1000nm。在一些实施方案中，涂层或其任何可辨别层的厚度为至少或为至少约，10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、300nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm或1000nm。在一些实施方案中，涂层厚度可为至少10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、800nm、1000nm或更大。在一些实施方案中，涂层厚度可为至多1000nm、800nm、600nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm或更小。可以使用能量色散X射线光谱(energydispersive X-ray spectroscopy,EDS或EDX)确定涂层的一种或多种层结构。

在一些实施方案中，电磁辐射源可被配置为将涂层120的平均厚度减小约1nm至约5nm、约1nm至约10nm、约1nm至约20nm、约1nm至约30nm、约1nm至约40nm、约1nm至约60nm、约1nm至约70nm、约1nm至约80nm、约1nm至约90nm、或约1nm至约100nm。

在一些实施方案中，电磁辐射源可被配置为以约1nm至约5nm、约1nm至约10nm、约1nm至约20nm、约1nm至约30nm、约1nm至约40nm、约1nm至约60nm、约1nm至约70nm、约1nm至约80nm、约1nm 1nm至约90nm或约1nm至约100nm的平均深度烧蚀阵列的一部分。

在一些实施方案中，电磁辐射源可被配置为去除涂层120或阵列的一部分，该部分具有约1μm²至约30μm²、1μm³至约20μm²、约1μm²至约10μm²或约1μm²至约5μm²的表面积。

在一些实施方案中，电磁辐射源可被配置为在距微孔的周边约1nm至约5nm、约1nm至约10nm、约1nm至约20nm、约1nm至约30nm、约1nm至约40nm、约1nm至约60nm、约1nm至约70nm、约1nm至约80nm、约1nm至约90nm或约1nm至约100nm的平均距离处烧蚀阵列的一部分。

图3A示出了根据一些实施方案的用于分选包括涂层的颗粒的示例阵列的俯视图。图3B示出了根据一些实施方案的用于分选包括通过激光去除的涂层的颗粒的非限制性示例阵列的俯视图。参考图3A和图3B，涂层120可以吸收电磁能，这导致其从基板110分裂，这干扰了每个孔113内的流体的弯月面以喷射出其中的细胞。图3B示出了通过电磁能从基板110去除的涂层120的碎片。参考图3B，激光可以聚焦在单个孔处或邻近、两个相邻孔之间或与三个孔等距之处。在一些实施方案中，将红外激光聚焦在单个孔附近、两个相邻孔之间或与三个孔等距之处，分别干扰一个、两个或三个孔113内的流体的弯月面，以喷射其中的细胞。在一些实施方案中，将激光聚焦在更靠近具体孔的位置降低了无意中喷射相邻孔内的细胞的可能性。在一些实施方案中，红外激光的强度和持续时间中的至少一个可以被配置为控制一个、两个或三个孔内细胞的喷射。

在一些实施方案中，可以通过在阵列100上溅射材料来形成表面材料(涂层120)。在一些实施方案中，表面材料可以包括一种或多种金属(例如，钛、金)。表面材料的厚度可以在10至1000nm之间。在一些实施方案中，表面材料的厚度可为至少10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、800nm、1000nm或更大。在一些实施方案中，表面材料的厚度可为至多1000nm、800nm、600nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm或更小。在一些实施方案中，表面材料可以包括Ti-Au堆叠。钛层的厚度可为至少10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、100nm、200nm或更大。金层可以直接形成在钛层上。金层的厚度可为至少100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm或更大。在一些实施方案中，表面材料可以包括钛层，并且金层可以是任选的。

在一些实施方案中，溅射可以在真空下进行。在一些实施方案中，真空可为约0.08至约0.02毫巴。在一些实施方案中，可以在约100V至3kV的电压下进行溅射。在一些实施方案中，电压可为至少约100V、110V、130V、150V、170V、220V、280V、500V、1000V、2000V、3000V或更大。在一些实施方案中，电压可为至多约3000V、2000V、1000V、500V、280V、220V、170V、150V、130V、110V、100V或更小。在一些实施方案中，溅射可以在电流：0至50mA下进行。在一些实施方案中，电流可为至少约0.01mA、0.1mA、1mA、5mA、10mA、20mA、30mA、40mA、50mA或更大。在一些实施方案中，电流可为至多约50mA、40mA、30mA、20mA、10mA、1mA、0.1mA、0.01mA或更小。任选地，在一些实施方案中，可以仅在阵列的一侧(111或112)或两侧(111和112)上溅射表面材料(涂层120)。例如，在一些实施方案中，可以在阵列的第一侧(例如111)上溅射表面材料。在其他实施方案中，可以在玻璃阵列的第二侧(例如112)上溅射表面材料。在一些进一步的实施方案中，可以在阵列的第一侧(例如111)和第二侧(例如112)上溅射表面材料。

在一些实施方案中，PBMC的提取包括将表面活性剂和接收介质添加到涂覆的阵列上；将所述阵列插入到盒中，所述盒的涂覆侧朝下，朝向接收介质；将PBMC滴到阵列上以及允许PBMC沉降到孔中。在一些实施方案中，表面活性剂保护细胞膜的完整性并提高液体剪切下的稳固性。在一些实施方案中，表面活性剂包括非离子表面活性剂。在一些实施方案中，非离子表面活性剂包含0.1％的pluoronic F68。在一些实施方案中，接收介质包括OptiPEAK T细胞介质。在一些实施方案中，接收介质还包括链霉亲和素。在一些实施方案中，允许PBMC沉降到微孔中持续约5分钟的时间段。

在一些实施方案中，从激光器发射并被表面材料涂层120(例如Ti-Au堆叠、Ti层或Au层)吸收的红外(IR)能量可导致涂层在每个微孔的底部边缘展开和分层，以从每个微孔中提取PBMC。每个微孔底部边缘处涂层的分离破坏其中流体的弯月面以释放PBMC。

图4A是根据一些实施方案的包括表面材料涂层(例如，Ti-Au堆叠、Ti层或Au层)的阵列的非限制性示例中的IR能量吸收荧光染料染色的PBMC的俯视图。图4B是根据一些实施方案的在提取PBMC之后包括表面材料涂层的阵列的示例的俯视图。

珠粒

在某些实施方案中，阵列的孔可包括吸收电磁辐射并影响孔中流体弯月面破裂的珠粒。在一些情况下，珠粒可以结合到孔的内腔表面或可以是未结合的(添加到液体混合物中的孔中)。本文提供了一种包括核和壳的珠粒。本公开内容的珠粒可以称为“微球”。所述核可以包括红外(IR)吸收性核。所述壳可以包括非IR吸收性壳。本公开内容的珠粒可以与阵列的孔关联，并且该珠粒可以吸收电磁辐射。非红外吸收性壳可以使红外吸收性核与附近的颗粒(例如细胞)隔离，从而保护颗粒免受红外吸收的辐射对核的破坏作用。珠粒还可以包含琼脂糖。非红外吸收性壳可以包含琼脂糖。珠粒还可以包含右旋糖酐。珠粒可以用红外吸收性染料染色。珠粒的直径可以等于或小于约20μm，诸如为约1μm至约20μm，或约5μm至约20μm。珠粒可以包括可以等于或小于约10微米的吸收性壳。在一些实施方案中，本文所述的阵列的表面材料可以包括包含红外吸收性核和非红外吸收性壳的珠粒，其中非红外吸收性壳的外径等于或小于约10微米。

图5A示出了包括布置在其中的珠粒的阵列100。在一些情况下，珠粒可以布置在孔的内腔的内部。在一些情况下，珠粒可以布置在第一表面111上。在一些情况下，珠粒可以布置在孔的内腔内。图5B示出了图5A的示例阵列内的水性样品溶液的侧截面视图。在一些实施方案中，将水性样品溶液521沉积到阵列100上包括将水性样品溶液521铺展到阵列100上。在一些实施方案中，阵列100的亲水性第一表面111将水性样品溶液521吸收到孔113中。在一些实施方案中，阵列100的亲水性第一表面111将水性样品溶液521内的第一细胞522和第二细胞523均匀地分布在孔113之中。在一些实施方案中，阵列100的亲水性第一表面111将水性样品溶液521内的第一细胞522和第二细胞523随机地分布在孔113之中。在一些实施方案中，第一细胞522和第二细胞523沉降在每个孔113的底部。任选地，在一些实施方案中，通过水性样品溶液521的表面张力，将第一细胞522和第二细胞523保留每个孔113中。

图6A示出了根据一些实施方案的填充有微球和细胞的微孔阵列的明场图像。如在图6A中所看到的，阵列600内的每个微孔601可以被每个相应微孔601中的微珠和细胞堵塞。图6B示出了根据一些实施方案的从单个微孔提取细胞的明场图像。如在图6B中所看到的，阵列600中只有一个微孔601未被细胞堵塞，表明只有单个微孔601中的细胞已被去除。图6C示出了根据一些实施方案的填充有微球和细胞的微孔阵列的图像。如在图6C中所看到的，阵列600内的微孔601中只有一个包含细胞。图6D示出了根据一些实施方案的从单个微孔提取细胞后的阵列600的图像。如在图6D中所看到的，阵列600内的微孔601中没有一个包含细胞，表明单个微孔601中的单个细胞已被去除。

图7A示出了根据一些实施方案的所提取的细胞的示例明场图像。图7B示出了根据一些实施方案的所提取的细胞的示例图像。

根据图8、图9、图10A和图10B，本文提供了示例珠粒或微球。图8示出了示例琼脂糖和右旋糖酐微球的明场图像。在一些实施方案中，琼脂糖和右旋糖酐微球800被配置为吸收红外光。在一些实施方案中，琼脂糖和右旋糖酐微球800是不透明的、黑色的或为两者。在一些实施方案中，琼脂糖和右旋糖酐微球800包括聚合物壳氧化铁微球800。在一些实施方案中，琼脂糖和右旋糖酐微球800的直径为约6um至约20um。

图9示出了示例琼脂糖和右旋糖酐微球的高倍红外图像。如图9所看到的，琼脂糖和右旋糖酐微球800包括红外(IR)吸收性核910和非红外吸收性壳920。在一些实施方案中，IR吸收性核910包括IR吸收性染料。在一些实施方案中，IR吸收性染料包括Epolight 1178。在一些实施方案中，非IR吸收性壳920包含琼脂糖和右旋糖酐。

使用IR核染色颗粒对于有效的细胞提取可能是有利的。首先，整合到琼脂糖核的分子结构中的染料相比染料涂层可以增加IR吸收。此外，非IR吸收性软壳可以充当缓冲层，以保护细胞免受与任何潜在吸收的热量、体积膨胀和/或微气泡形成相关的应力和热冲击。两者都可以提高提取效率(成功提取事件的次数更多)和高细胞活力。

图10A示出了示例琼脂糖和IR染料微球的明场图像。图10B示出了示例琼脂糖和IR染料微球的红外图像。如图10B所看到的，琼脂糖和IR染料微球1000可以是红外(IR)吸收性的。在一些实施方案中，琼脂糖和IR染料微球1000包含琼脂糖。在一些实施方案中，琼脂糖和IR染料微球1000包含IR吸收性染料。在一些实施方案中，IR吸收性染料包括Epolight。在一些实施方案中，该染料包含绿色荧光蛋白。在一些实施方案中，该染料包含红色荧光蛋白。在一些实施方案中，该染料包括花青染料、吖啶染料、荧光酮染料、噁嗪染料、若丹明染料、香豆素染料、菲啶(pheanthridine)染料、BODIPY染料、ALEXA染料、二萘嵌苯染料、蒽染料、萘染料等。在一些实施方案中，琼脂糖和IR染料微球1000的直径为约2μm至约16μm。

图11A和图11B示出了用于改性基板110的一个或多个表面的全部或部分的示例程序。在一些实施方案中，孔板的底表面和垂直侧壁的一部分可以首先涂覆表面涂层(步骤1111)，例如如图13B和/或图13C所示。表面涂层可以包括一种或多种导热或导电材料。步骤1111可以包括金属沉积。表面涂层可以包括选自铬、钛、金、铁、镍、铜、铂和钯的一种或多种金属。表面涂层可以包括一个或多个金属层(例如图13C中所示的1320和1322)，每一层独立地选自铬、钛、金、铁、镍、铜、铂、钯、其任何混合物及其任何合金。表面涂层可以包括金属层和用于下面的金属层的附着层。附着层可用于促进与基板材料的附着。表面涂层可以包括金层和金下方的金附着层(诸如铬、钛、镍或镍铬)。表面涂覆(步骤1111)可以使用任何合适的涂覆方法进行，诸如溅射、旋涂、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积、脉冲激光沉积、原子层沉积、低压CVD或其任何组合。在一些实施方案中，表面涂层可以与涂层120相同。在一些实施方案中，涂覆工艺(步骤1111)可以包括金属沉积。在一些情况下，金属涂层可以包括一种或多种金属(例如，Cr、Ni、Ti、Au)。在一些实施方案中，金属涂层可以包括Ti-Au堆叠。在一些实施方案中，金属涂层可以包括Cr-Au堆叠。在一些实施方案中，金属涂层可以包括Ni-Au堆叠。

接下来，继而可以通过物理或化学手段(步骤1113)清洁和/或活化孔板的表面，诸如通过等离子体清洁、通过将板浸入碱性溶液或其组合。物理或化学手段(步骤1113)可以增强后续层在从步骤1111获得的涂层上的附着。在一些实施方案中，碱性溶液可以包括具有预定浓度的NaOH。在一些实施方案中，预定浓度可为约1M至3M。在一些实施方案中，预定浓度可为或可为约，3M、2.5M、2M、1.5M、1M、或前述值中的任何两个之间(含)的任何范围。在一些实施方案中，预定浓度可为至少1M、1.5M、2M、2.5M、3M或更大。在一些实施方案中，预定浓度可为至多3M、2.5M、2M、1.5M、1M或更小。在一些实施方案中，孔板可在碱性溶液中浸泡预定时间段。在一些实施方案中，预定时间段可在约15分钟至12小时之间。在一些实施方案中，预定时间段可为至多12小时、10小时、8小时、7小时、6小时、5小时、4小时、3小时、2小时、1小时、50分钟、40分钟、35分钟、30分钟、25分钟、20分钟、15分钟或更少。在一些实施方案中，预定时间段可为至少15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、35分钟、40分钟、50分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、8小时、10小时、12小时或更多。

接下来，继而可以通过例如用去离子水洗涤来清洁孔板以去除杂质，例如残留的碱性溶液(步骤1115)。孔板可以使用例如来自加压空气枪的加压空气进行干燥。

在一些实施方案中，孔板可以在腔室中用任何合适的等离子体进行等离子体清洁持续预定时间段。合适的等离子体可以是氩等离子体、压缩空气等离子体、基于火焰的等离子体或真空等离子体。预定时间段可为或者可为约，10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、1分钟、70秒、80秒、90秒、100秒、110秒、2分钟、130秒、140秒、150秒、160秒、170秒、3分钟、3.5分钟、4分钟、4.5分钟、5分钟、5.5分钟、6分钟、6.5分钟、7分钟、7.5分钟、8分钟、8.5分钟、9分钟、9.5分钟、10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟或15分钟或前述值中的任何两个之间(含)的任何范围。预定时间段可为至少或至少约，10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、1分钟、70秒、80秒、90秒、100秒、110秒、2分钟、130秒、140秒、150秒、160秒、170秒、3分钟、3.5分钟、4分钟、4.5分钟、5分钟、5.5分钟、6分钟、6.5分钟、7分钟、7.5分钟、8分钟、8.5分钟、9分钟、9.5分钟、10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟或15分钟。预定时间段可为至多或至多约，10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、1分钟、70秒、80秒、90秒、100秒、110秒、2分钟、130秒、140秒、150秒、160秒、170秒、3分钟、3.5分钟、4分钟、4.5分钟、5分钟、5.5分钟、6分钟、6.5分钟、7分钟、7.5分钟、8分钟、8.5分钟、9分钟、9.5分钟、10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟或15分钟。用于等离子体清洁的腔室可以是超高真空(ultra-high vacuum，UHV)腔室。

在一些实施方案中，步骤1113之后的孔板可以使用一种或多种洗涤液在一个或多个通过(pass)中洗涤(步骤1115)。在每次通过中，洗涤液可以独立地选自水、醇(诸如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇)、乙腈、丙酮、甲苯及其混合物。每次通过可以独立地持续预定时间段。预定时间段可为或者可为约，10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、1分钟、70秒、80秒、90秒、100秒、110秒、2分钟、130秒、140秒、150秒、160秒、170秒、3分钟、3.5分钟、4分钟、4.5分钟、5分钟、5.5分钟、6分钟、6.5分钟、7分钟、7.5分钟、8分钟、8.5分钟、9分钟、9.5分钟、10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、35分钟、40分钟、45分钟、50分钟、55分钟或1小时、或前述值中的任何两个之间(含)的任何范围。预定时间段可为至少或者可为至少约，10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、1分钟、70秒、80秒、90秒、100秒、110秒、2分钟、130秒、140秒、150秒、160秒、170秒、3分钟、3.5分钟、4分钟、4.5分钟、5分钟、5.5分钟、6分钟、6.5分钟、7分钟、7.5分钟、8分钟、8.5分钟、9分钟、9.5分钟、10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、35分钟、40分钟、45分钟、50分钟、55分钟或1小时。预定时间段可为至多或者可为至多约，10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、1分钟、70秒、80秒、90秒、100秒、110秒、2分钟、130秒、140秒、150秒、160秒、170秒、3分钟、3.5分钟、4分钟、4.5分钟、5分钟、5.5分钟、6分钟、6.5分钟、7分钟、7.5分钟、8分钟、8.5分钟、9分钟、9.5分钟、10分钟、11分钟、12分钟、13分钟、14分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、35分钟、40分钟、45分钟、50分钟、55分钟或1小时。

在一些实施方案中，继而可以用一种或多种表面改性材料涂覆具有准备好进行表面功能化(步骤1115之后)的活化和清洁表面的孔板(步骤1117)。一种或多种表面改性材料可以包括一种或多种聚合物。一种或多种表面改性材料可以包括一种或多种亲水性材料(诸如一种或多种亲水性低聚物或一种或多种亲水性聚合物)、一种或多种疏水性材料(诸如一种或多种疏水性低聚物或一种或多种疏水性聚合物)或其任何组合。

在一些实施方案中，孔板的垂直侧壁的一部分(例如，孔113的侧壁)可以用诸如聚乙二醇(PEG)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(PHEMA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、多糖、聚乳酸(PLA)等亲水性低聚物或聚合物功能化。亲水性低聚物或聚合物可以是线性或支链的。亲水性低聚物或聚合物可以包含第一端基。包含第一端基的亲水性低聚物或聚合物可以包含第二端基。第一端基和第二端基中的一个可被配置为与活化和清洁的表面反应，或在其上形成自组装层(在步骤1117之后)，并且第一端基和第二端基中另一个(如果存在)可以被配置为在表面功能化之后保留在亲水性低聚物或聚合物上。被配置为在表面功能化之后保留在亲水性低聚物或聚合物上的第一端基或第二端基可以是烷氧基(例如甲氧基、乙氧基)、羟基、胺或离子亲水性基团。被配置为与活化和清洁的表面反应或在其上形成自组装层(在步骤1117之后)的第一端基或第二端基可选自硅烷、硫醇、伯胺(-NH₂)、羧酸(-COOH)、醛、乙烯基、环氧基和氯基。被配置为与活化和清洁的表面反应或在其上形成自组装层(在步骤1117之后)的第一端基或第二端基可以是硅烷或硫醇。在步骤1117之后，孔板的垂直侧壁可以通过末端被烷氧基(诸如甲氧基)封端的亲水性低聚物或聚合物(诸如聚(乙二醇)(PEG))功能化。具有第一端和第二端的亲水性低聚物或聚合物可以是功能化的PEG，诸如硅烷-PEG-甲氧基(PEG-硅烷)或硫醇-PEG-甲氧基(PEG-SH)。

在一些实施方案中，亲水性低聚物或聚合物(诸如PEG-硅烷或PEG-SH)具有为或为约250、500、750、1000、1250、1500、1750、2000、2250、2500、2750、3000、3250、3500、3750、4000、4250、4500、4750、5000、5250、5500、5750、或6000道尔顿，或前述值中的任何两个之间的任何范围的分子量。在一些实施方案中，亲水性低聚物或聚合物(诸如PEG-硅烷或PEG-SH)具有至少或至少约，250、500、750、1000、1250、1500、1750、2000、2250、2500、2750、3000、3250、3500、3750、4000、4250、4500、4750、5000、5250、5500、5750或6000道尔顿的分子量。在一些实施方案中，亲水性低聚物或聚合物(诸如PEG-硅烷或PEG-SH)具有至多或至多约250、500、750、1000、1250、1500、1750、2000、2250、2500、2750、3000、3250、3500、3750、4000、4250、4500、4750、5000、5250、5500、5750或6000道尔顿的分子量。在一些实施方案中，步骤1117中使用的PEG-硅烷可以是溶解在醇(例如乙醇)中的溶液，例如0.5g/100mL PEG-硅烷。在一些实施方案中，功能化的PEG可以包括甲氧基-聚(乙二醇)-硫醇(PEG-SH)。在一些实施方案中，PEG-SH可以是溶解在醇(例如脱水酶乙醇)中的溶液，例如0.5g/100mL PEG-SH。在一些实施方案中，亲水性低聚物或聚合物(诸如功能化PEG)可以被配置为减少带电颗粒(例如细胞)与孔板113的不同表面的非特异性结合，例如粘附。存在于PEG-硅烷中的硅烷基团可促进对孔板的玻璃表面的选择性亲和力。PEG-SH中存在的硫醇基团可促进对涂覆有过渡金属(例如Ti-Au)的孔板表面的选择性亲和力。在一些实施方案中，PEG-SH可特异性附着到基板110的金属涂覆部分，例如Ti-Au。在一些实施方案中，PEG-硅烷可以特异性地附着到不具有任何金属涂层的基板110的玻璃部分。

图12A示出了阵列100的俯视图，且图12B示出了根据一些实施方案的阵列的截面图。图12B图示了可以将一种或多种表面改性材料(诸如一种或多种亲水性材料)添加到基板110的第一部分和第二部分。在一些实施方案中，第一部分可以是基板110的顶部部分，其是更靠近表面112的部分。在一些实施方案中，第二部分可以是基板110的底部部分，其是更靠近表面111的部分。在一些实施方案中，基板110的第一部分(例如，图13B中未被1320/1322覆盖的垂直侧壁的部分)可以涂覆有材料1231以改变基板110的表面性质。表面材料1231可以包括亲水性材料，诸如亲水性低聚物或聚合物(诸如功能化PEG)，如上文所述。在一些实施方案中，表面材料1231可以是功能化PEG，例如PEG-硅烷(诸如上文关于图11所述或本文任何其他地方所述)。在一些实施方案中，功能化PEG可减少带电颗粒(例如细胞)与孔113的壁的非特异性结合(例如粘附)。在一些实施方案中，PEG-硅烷中的硅烷基团可用于改变基板110的玻璃部分的表面性质。在一些实施方案中，基板110的第二部分(底部部分)可以涂覆有多种材料1300，如参考图13A-图13D更详细地描述的。

图13A-图13D图示了用于在基板110的底部部分上形成多层涂层1300(参见图13D)的示例工艺(诸如上文关于图11所述或本文任何其他地方所述)。在一些实施方案中，多层涂层1300可以增强或改变基板110的表面性质。此外，多层涂层1300在一些情况下可以剥离并同时破坏保持在微孔阵列中的液体的弯月面。在一些实施方案中，多层涂层1300或涂层1300的至少一个或多个部分可以使用电磁辐射(例如激光)破坏。

在一些实施方案中，第一层1320可以形成在基板110的表面上，如图13B中所图示。在一些实施方案中，第一层可以包括过渡金属，例如Au、Ti或Cr。任选地，在一些实施方案中，第二层1322可以形成在第一层1320上，如图13C中所图示。在一些实施方案中，第二层可以是与第一层不同的材料。在一些实施方案中，第二层可以包括贵金属，例如Au。在一些实施方案中，第一层可以有助于将至少一个或多个后续涂层材料层附着到基板。在一些实施方案中，第一层可以是钛，其可以促进不同涂层材料的第二层(例如金)的附着。在一些实施方案中，第二层(例如，金)可以涂覆有其他材料，例如聚合物。作为示例，硫醇(-SH)基团对金具有高亲和力。在一些实施方案中，第二层(例如金)可适于表面功能化，例如通过使用功能性表面涂层材料的硫醇(-SH)衍生物，例如PEG-SH。

随后，如图13D中所示，可以形成覆盖孔的垂直侧壁部分(例如，沿着Z轴延伸)的第三层1332。垂直侧壁部分可包括第一层1320和/或第二层1322(诸如上文关于图11所述或本文任何其他地方所述)。第一和/或第二层1320/1322可以包括Ti层、Ti-Au堆叠或Au层。在一些实施方案中，第三层1332可以包括聚合物。在一些实施方案中，聚合物可以包括PEG或PEG的衍生物，例如PEG-硫醇。PEG-SH中存在的硫醇基团可促进对涂覆有金属(例如Ti-Au)的孔板表面的选择性亲和力。在一些实施方案中，功能化PEG可减少带电颗粒(例如细胞)与孔113的壁的非特异性结合(例如粘附)。

在一些实施方案中，如在图13D中所示，可以在第一层1320和/或第二层1322上形成覆盖基板底部部分的第四层1333。底部部分可以与孔的垂直侧壁相邻。第四层1333可以沿着图13D中所示的Y轴延伸。在一些实施方案中，第四层1333可以包括低聚物或聚合物。在一些实施方案中，第四层可以包括疏水性低聚物或聚合物，诸如氟化或全氟化低聚物或聚合物。氟化或全氟化低聚物或聚合物可由选自氟化间二氧杂环戊烯、氟化二氧戊环、氟化可环化聚合的烷基醚及其组合的单体形成。氟化或全氟化低聚物或聚合物可以是全氟烷基硫醇，诸如全氟己硫醇、全氟辛硫醇或全氟癸硫醇。氟化或全氟化低聚物或聚合物可以包括1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇(PF-SH)。PF-SH中存在的硫醇基团可以对先前的涂层(例如金)具有高亲和力。疏水性低聚物或聚合物可以是直链或支链的。疏水性低聚物或聚合物可以包括第一端基。包含第一端基的疏水性低聚物或聚合物可包含第二端基。第一端基和第二端基中的一个可被配置为与活化和清洁的表面反应或在其形成自组装层(诸如单层)(在步骤1117之后)，并且第一端基和第二端基中另一个(如果存在)可以被配置为在表面功能化之后保留在疏水性低聚物或聚合物上。被配置为与活化和清洁的表面反应或在其上形成自组装层的第一端基或第二端基可选自硅烷、硫醇、伯胺(-NH₂)、羧酸(-COOH)、醛、乙烯基、环氧基和氯基。被配置为与活化和清洁的表面反应或在其上形成自组装层(在步骤1117之后)的第一端基或第二端基可以是硫醇。疏水性低聚物或聚合物(诸如氟化或全氟化低聚物或聚合物)可具有为或为约250、480、500、750、1000、1250、1500、1750、2000、2250、2500、2750、3000、3250、3500、3750、4000、4250、4500、4750、5000、5250、5500、5750或6000道尔顿或前述值中的任何两个之间的任何范围的分子量。疏水性低聚物或聚合物(诸如氟化或全氟化低聚物或聚合物)可具有至少或至少约，250、480、500、750、1000、1250、1500、1750、2000、2250、2500、2750、3000、3250、3500、3750、4000、4250、4500、4750、5000、5250、5500、5750或6000道尔顿的分子量。疏水性低聚物或聚合物(诸如氟化或全氟化低聚物或聚合物)可具有至多或至多约，250、480、500、750、1000、1250、1500、1750、2000、2250、2500、2750、3000、3250、3500、3750、4000、4250、4500、4750、5000、5250、5500、5750、或6000道尔顿的分子量。在一些实施方案中，疏水性表面涂层可形成自组装单层(self-assembled monolayer，SAM)。在一些实施方案中，自组装单层可降低润湿性。在一些实施方案中，自组装单层可降低表面能。在一些实施方案中，疏水表面涂层，例如PF-SH，可以具有约120°的水接触角。在一些实施方案中，疏水表面涂层，例如PF-SH，可以具有90°至150°的水接触角。在一些实施方案中，疏水表面涂层，例如PF-SH，可以具有100°、105°、110°或115°的水接触角。在一些实施方案中，疏水涂层可用作密封层。在一些实施方案中，密封层可防止从表面111上的孔末端泄漏。在一些实施方案中，硫醇基团可改善疏水性涂层(例如PF-SH)与下表面(例如Ti-Au中的Au)的附着。

在一些实施方案中，表面材料1320和/或1322(诸如上文关于图11所述或本文任何其他地方所述)可以通过金属溅射施加到基板110的表面。在一些实施方案中，表面材料1320和/或1322的厚度可为10nm至1000nm。在一些实施方案中，表面材料1320和/或1322的厚度可为至少10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、800nm、1000nm或更大。在一些实施方案中，表面材料1320和/或1322的厚度可为至多约1000nm、800nm、600nm、500nm、400nm、300nm、200nm、100nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm或更少。

在一些实施方案中，溅射可以在真空下进行。在一些实施方案中，真空可为约0.08至约0.02毫巴。在一些实施方案中，真空可为至多约0.01毫巴、0.02毫巴、0.03毫巴、0.04毫巴、0.05毫巴、0.06毫巴、0.07毫巴、0.08毫巴、0.09毫巴、0.1毫巴或更小。在一些实施方案中，真空可为至少约0.1毫巴、0.09毫巴、0.08毫巴、0.07毫巴、0.06毫巴、0.05毫巴、0.04毫巴、0.03毫巴、0.02毫巴、0.01毫巴或更大。在一些实施方案中，可以在约100V至3kV的电压下进行溅射。在一些实施方案中，电压可为至少约100V、110V、130V、150V、170V、220V、280V、500V、1000V、2000V、3000V或更大。在一些实施方案中，电压可为至多约3000V、2000V、1000V、500V、280V、220V、170V、150V、130V、110V、100V或更小。在一些实施方案中，溅射可以在电流：0至50mA下进行。在一些实施方案中，电流可为至少约0.01mA、0.1mA、1mA、5mA、10mA、20mA、30mA、40mA、50mA或更大。在一些实施方案中，电流可为至多约50mA、40mA、30mA、20mA、10mA、1mA、0.1mA、0.01mA或更小。在一些实施方案中，表面材料可以溅射在玻璃阵列的一侧或两侧(例如，板的顶部和/或底部)。

本文还提供了一种形成红外吸收性珠粒的方法。在一些实施方案中，该方法包括：洗涤琼脂糖珠粒；将琼脂糖珠粒染色；以及形成琼脂糖珠粒的核。在一些实施方案中，洗涤琼脂糖珠粒包括将琼脂糖珠粒悬浮在第一溶剂中以及离心琼脂糖珠粒和第一溶剂。在一些实施方案中，第一溶剂包括有机溶剂(例如丙酮)，或水性溶剂(例如水)或其组合。在一些实施方案中，离心可以以约1,000rpm至约4,000rpm的速率进行。在一些实施方案中，离心可以以约2,000rpm的速率进行。在一些实施方案中，每50mg的琼脂糖珠粒可使用1mL的第一溶剂。在一些实施方案中，琼脂糖珠粒包括Superdex珠粒。

在一些实施方案中，将琼脂糖珠粒染色包括：形成染色溶液，将该染色溶液离心，并将该染色溶液添加到琼脂糖珠粒上。染色溶液可以包含Epolin 1178和第二溶剂。在一些实施方案中，第二溶剂包括丙酮、水、去离子水或其任何组合。可以以约2,000rpm至约10,000rpm，例如约5,000rpm的速率进行离心。在一些实施方案中，将琼脂糖珠粒染色还包括将琼脂糖珠粒和染色溶液温育。温育可以进行约15分钟至约1小时，例如约30分钟。在一些实施方案中，温育可以在室温下进行。温育可以在持续混合下进行。在一些实施方案中，将琼脂糖珠粒染色还包括在温育后例如以约750rpm至约3,000rpm的速率将琼脂糖珠粒离心。在一些实施方案中，将琼脂糖珠粒染色还包括将暗珠与亮珠分离。在一些实施方案中，将琼脂糖珠粒染色还包括将琼脂糖珠粒悬浮在0.2％的BSA-PBS中。

在一些实施方案中，形成琼脂糖珠粒的核包括将琼脂糖珠粒悬浮在第三溶剂中并将琼脂糖珠粒和第三溶剂离心。在一些实施方案中，第三溶剂包含1:1的丙酮-水混合物。在一些实施方案中，可以以约500rpm至约2,000rpm的速率进行离心。在一些实施方案中，离心可以进行约10秒至约60秒。

可替代地，在一些实施方案中，形成琼脂糖珠粒的核包括在缓冲液中温育珠粒。在一些实施方案中，缓冲液包含BSA-PBS。在一些实施方案中，缓冲液具有约0.2％的浓度。在一些实施方案中，可在约4℃的温度下在缓冲液中温育珠粒。在一些实施方案中，可将珠粒在缓冲液中温育至少约5天的时间。形成琼脂糖珠粒的核还可以包括每天更换缓冲液。

本文提供了一种溶液，其包含多个如本文所述的珠粒和如本文所述的目标颗粒。在一些情况下，目标颗粒是细胞。在一些情况下，溶液具有约为1:1至10:1的多个珠粒的数量与多个细胞的数量的比率。可以将包含目标颗粒的溶液嵌入本文所述的阵列的一个或多个孔中。就实施例5和实施例6进一步描述示例性溶液。

系统

本文提供的另一方面是一种用于分选颗粒的系统。本文提供了一种用于分选混合物组分的系统。该系统可以包括如本文所述的阵列的任何实施方案、变型或示例。

图14A示出了包括阵列100、壳体1431和内表面1432的系统。用于分选颗粒的系统可以包括阵列100，该阵列100包括：基板110，其包括第一表面111；与第一表面111相对的第二表面112；和从第一表面111延伸到第二表面112的多个孔113，每个孔113的横截面积等于或小于约1平方毫米且长度等于或小于约10mm，其中基板110包含第一材料；以及可操作地耦合到第二表面112的涂层120，其中涂层120包含不同于第一材料的第二材料，并且其中涂层120的一部分可被配置为响应于被引导到涂层120的一部分处的电磁辐射而从第二表面112被破坏；以及阵列100的多个孔113内的流体，其中多个孔113内的流体的弯月面基本上与涂层120相邻。

在一些实施方案中，第一表面111或第二表面112可以是亲水性的。在一些实施方案中，第一表面111或第二表面112可以耦合到亲水涂层120。在一些实施方案中，涂层120可以是疏水性的。在一些实施方案中，涂层120可能够在等于或大于1小时的时间内防止从孔泄漏。在一些实施方案中，涂层120以其整体覆盖第一表面111或第二表面112。

在一些实施方案中，表面涂层材料可以是钛。在一些实施方案中，表面涂层材料包括银、金、铝、铜、铂、镍或钴。在一些实施方案中，基板材料可以是玻璃。在一些实施方案中，横截面积可以等于或小于约0.03mm²。在一些实施方案中，长度可以等于或小于约1.5mm。在一些实施方案中，涂层120具有等于或小于约200nm的厚度。在一些实施方案中，基板110具有约0.5m^-1的表面积与体积比。在一些实施方案中，涂层120的一部分可被配置为吸收电磁辐射并响应于被引导到涂层120的该部分处的电磁辐射从第二表面112脱离。在一些实施方案中，多个微孔113与第一表面111和第二表面112正交。在一些实施方案中，多个微孔113基本上彼此平行。在一些实施方案中，多个微孔113为从约100万至约1000亿个微孔113。在一些实施方案中，第二材料是不透明的。第二材料可被配置为吸收红外(IR)能量。基板110和涂层120可以具有不同的热膨胀系数。

任选地，该系统可以另外包括壳体1431，该壳体1431包括被配置为接收从阵列释放的所选择的内容物的内表面1432。该系统可以包括如本文所述的阵列的任何实施方案、变型或示例，以及包括内表面的壳体。内表面可以位于基板的第二表面下方。该系统可以另外包括细胞分选仪。所述阵列被安装在细胞分选仪上。

任选地，用于分选颗粒的系统可以包括电磁辐射源。

图14B示出了用于分选颗粒的系统，该系统包括阵列100和电磁辐射源1451。所述阵列可被配置为响应于被引导到第一表面或第二表面的一部分处的电磁辐射而在第一表面或第二表面处被破坏。在一些情况下，使分选系统能够释放保持在阵列的特定隔室中的颗粒而无需将激光或其他能源直接引导至保持目标颗粒的隔室(例如，当目标颗粒是细胞时，有助于于增加细胞活力)是有益的。将激光能量聚焦在阵列的表面而不是阵列的孔的内部，可以避免或减少由于热冲击、热膨胀、微气泡产生和局部剪切应力而对孔内容物造成的可能损害。

产生电磁辐射的源可以包括激光器。激光器可以是掺杂型固态激光器。激光器可以是光纤激光器。激光器可以是半导体二极管激光器。激光器可以是气体激光器，诸如HeNe激光器或准分子激光器。激光器可以发射波长范围内的电磁辐射。在一些实施方案中，电磁辐射可以在可见光和/或红外光范围内发射。电磁辐射于是可以在可见光或红外光范围内的5纳米波段内发射。电磁辐射可以以掺杂型固态激光器(诸如掺杂型正钒酸镱或镱铝石榴石)的谐波发射。电磁辐射可以包括1064nm辐射。

电磁辐射可以包括入射能量。入射能量可以大于0.1微焦耳/脉冲。入射能量可以小于1毫焦耳/脉冲。入射能量可以在1皮焦耳/脉冲至1焦耳/脉冲的范围内。平均功率可以小于10瓦。平均功率可以小于100毫瓦。平均功率可以大于1微瓦。

电磁辐射可以具有入射峰值功率密度。峰值功率密度可以小于10太瓦/平方厘米。峰值功率可以小于10吉瓦/平方厘米。

电磁辐射可以具有入射光斑直径。光斑直径可以足够小，使得可以辐射与孔相邻的区域而不显著地辐射细胞内容物。光斑直径可以基于孔的尺寸和孔间隔来调节。光斑直径可以足够小，使得可以辐射孔内腔的内壁而不显著辐射孔内容物(诸如内腔内部的细胞)。光斑直径可以小于10毫米(mm)、小于1毫米、小于100微米(μm)、小于10μm或更小。

电磁辐射可以具有入射脉冲持续时间。脉冲持续时间可以大于约5飞秒。脉冲持续时间可以大于约100飞秒。脉冲持续时间可以大于约1纳秒或更长。脉冲持续时间可以小于约1微秒。

示例性的电磁辐射源包括功率为0.1mJ、功率密度为10⁸-10⁹W/mm²的1064nm的镱光纤激光器，其中在脉冲持续时间为4ns的最大激光功率的10％-30％下，光斑直径20μm能够为阵列提供30-90J/cm²。

所述系统可以另外包括一个或多个透镜，用于聚焦电磁辐射源。所述一个或多个透镜可包括显微镜物镜。可以在阵列的表面上光栅扫描显微镜物镜，以便瞄准阵列的特定部分。所述系统可以包括一个或多个平移台，其可以控制物镜相对于阵列表面的定位。

所述系统可以包括一个或多个分束器、滤光片或二向色滤光片。包括一个或多个分束器、滤光片或二向色滤光片的系统可以允许用户监控阵列的表面，同时将电磁辐射源对准或引导至阵列的表面。可以以比将破坏阵列的更低功率或以相同功率的电磁辐射来进行对准。所述系统可以包括一个或多个位置敏感性光学检测器，诸如CCD，以便监控电磁辐射源的对准。

所述系统可以包括第二电磁辐射源。第二电磁辐射源可以用于对准。第二电磁辐射源可用于激发诸如荧光团的吸收体。第二电磁辐射源可以是相干的或不相干的。第二电磁辐射源可以是宽波段或窄波段。第二电磁辐射源可以具有本文关于电磁辐射源描述的任何性质，诸如功率、脉冲持续时间、波长等。

图15A和图15B示出了包括阵列和壳体的示例系统1400。图15A是在0小时时的泄漏测试的俯视初始视图。图18B是示例阵列在5小时时的泄漏测试的俯视初始视图。根据图15A至图15B，用去离子水在约5小时的时间段内对框架1510中的示例阵列100进行泄漏测试，其中没有去离子水通过阵列的微孔泄漏。在一些实施方案中，示例阵列100的涂层能够在等于或大于约1小时的时间段内防止从孔泄漏。在一些实施方案中，示例阵列100的涂层能够在等于或大于约1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时或10小时的时间段内防止从孔泄漏。

方法

本文描述的阵列的实施方案、示例和变型可以用于从阵列的孔中释放颗粒的方法中。本文描述的系统的实施方案、示例和变型可以用于从阵列的孔中释放颗粒的方法中。本文提供了一种从阵列的孔中释放颗粒的方法，该方法包括：填充孔，将溶液的一部分保持在孔中，将电磁辐射引导到阵列的一部分处，破坏阵列的一部分，并释放包含目标颗粒的溶液的一部分。可以用溶液的至少一部分填充所述孔。该溶液可以包含目标颗粒。可以通过表面张力将溶液的一部分保持在孔中。破坏阵列的一部分可以破坏保持在孔中的溶液的一部分的表面张力。

本文提供了一种从阵列的孔中释放所选择的内容物的方法，该方法包括：识别具有所选择的内容物的阵列的孔，其中阵列包括具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的基板，其中基板包括基板材料和表面材料，其中表面材料位于第一表面或第二表面处或与第一表面或第二表面相邻，并且基板包括限定从第一表面延伸至第二表面的内腔的多个孔，其中所述基板的特征在于以下中的一项或多项：(a)多个孔中的每个孔的最大直径为500微米或更小；(b)多个孔中的每个孔的纵横比为10或更大；(c)孔密度为每100个或更多个孔/平方毫米，和(d)表面材料选自吸收大于10％的入射电磁辐射的材料；以及用被引导至识别的孔内或与识别的孔相邻之处的表面材料的电磁辐射从阵列的第一表面或第二表面去除表面材料的一部分，从而释放识别的孔的内容物。

在一些示例中，阵列的特征可以在于以下中的两项或多项：(a)多个孔中的每个孔的最大直径为500微米或更小，(b)多个孔中的每个孔的纵横比为10或更大；(c)孔密度为100个或更多个孔/平方毫米；和(d)表面材料选自吸收大于10％的入射电磁辐射的材料。

图16A-图16F示出了如本文所述利用图1A的示例阵列分选细胞的示例方法的侧截面视图。根据图16A-图16F，利用示例第一阵列100分选细胞的示例方法1600包括：提供1610包括多个孔113的阵列100。在一些实施方案中，操作1610还可包括根据图5A用微球覆盖孔113的最接近阵列100的第一表面111的一部分。方法1600的操作1620可以包括在阵列内沉积水溶液1621。在一些情况下，根据图16B，阵列可以包括将第一细胞1622和第二细胞1623沉积到第一阵列100上。根据图16C，方法1600的操作1630可包括将阵列100插入壳体1631内。在一些情况下，壳体可以包括盒。壳体可以包括内表面1632。方法100的操作1640可以包括捕获所选择的颗粒的信号图。根据图16D，所选择的颗粒可以包括第一细胞1622和第二细胞1623。根据图16E，方法1600可以还包括，在第一细胞和第二细胞1623的信号图内定位1640第一细胞1622的信号图。方法1600可以还包括从阵列100中提取1640第二细胞1623；以及根据图16F，收集1650第二细胞1623。从阵列中提取细胞的步骤可以包括破坏阵列100的表面上或附近的涂层。破坏的步骤可以包括在选定位置向阵列的表面提供电磁辐射。图16A示出了根据示例方法的提供包括涂层的、包括多个孔的阵列的侧截面视图。

图16B示出了在图1的示例阵列内沉积水性样品溶液的侧截面视图。在一些实施方案中，将水性样品溶液1621沉积1620到阵列100上包括将水性样品溶液1621铺展到阵列100上。在一些实施方案中，阵列100的亲水性第二表面112将水性样品溶液1621吸收到孔113中。在一些实施方案中，阵列100的亲水性第二表面112将水性样品溶液1621内的第一细胞1622和第二细胞1623均匀地分布在孔113之中。在一些实施方案中，阵列100的亲水性第二表面112将水性样品溶液1621内的第一细胞1622和第二细胞1623随机地分布在孔113之中。在一些实施方案中，第一细胞1622和第二细胞1623沉降在每个孔113的底部。任选地，在一些实施方案中，通过水性样品溶液1621的表面张力将第一细胞1622和第二细胞1623保留在每个孔113中。在一些示例中，细胞选自INKT细胞、Tmem、Treg、HSPC及其组合。阵列100的第一表面111可以是疏水性的。例如，孔板的底侧可以涂覆有1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇作为疏水层，以防止孔板泄漏，如本文别处所述。孔板底部附近的孔的垂直侧壁可以涂覆甲氧基-聚(乙二醇)-硫醇以降低细胞粘性，如本文别处所述。

图16C示出了根据一些实施方案的在封闭盒或壳体内插入图1A的示例性阵列的侧截面视图。根据图16C，盒1631包括位于阵列100顶部的增湿膜1633和用于收集第二细胞1623的收集托盘1632。任选地，在一些实施方案中，盒1631包括封闭盒1631。任选地，在一些实施方案中，盒1631包括湿度受控的盒1631。任选地，在一些实施方案中，增湿膜1633减少了从孔113的蒸发。任选地，在一些实施方案中，收集托盘1632可以放置在盒1631内的阵列100下方。任选地，在一些实施方案中，收集托盘1632包括透明收集托盘1632。

图16D示出了根据一些实施方案的第一细胞和第二细胞的信号图的图像。根据图16D，可以确定第二细胞的信号图1641。在一些实施方案中，可以确定第一细胞的信号图1642。在一些实施方案中，可以通过量化由自动荧光扫描系统拍摄的图像来捕获图。所述第一细胞可以在第一波长下是荧光性的，并且所述第二细胞可以在第二波长下是荧光性的。在一些实施方案中，可以确定组合图像。图17示出了细胞阵列的示例非限制性原始荧光图像。图18示出了如图17所示的阵列的50万个微孔的示例非限制性散布图。

图16E示出了根据一些实施方案的提取第二细胞的侧截面视图。根据图16E，通过将包括第二细胞1623的孔113(根据图16D中的第二细胞1623的信号图)暴露于激光器1651的脉冲，从阵列100中提取第二细胞1623。激光器激发涂层120。在一些实施方案中，可以在具体孔113内提供微球。任选地，在一些实施方案中，激光器1651包括纳秒激光器1651。

图16F示出了根据一些实施方案的收集细胞的侧截面视图。根据图16F，由激光器1651从阵列100提取的第二细胞1623可以收集在收集托盘1661中。

本文提供的另一方面是从阵列的孔中释放颗粒的方法，该方法包括：用溶液的至少一部分填充孔，其中溶液的所述部分包含目标颗粒；通过表面张力将溶液的所述部分保持孔中；在阵列的一部分处引导电磁辐射；破坏阵列的所述部分，从而破坏保持在孔中的溶液的所述部分的表面张力；以及释放包含目标颗粒的溶液的所述部分。在一些实施方案中，阵列包括基板和可操作地耦合到基板的涂层。在一些实施方案中，基板包括第一表面、与第一表面相对的第二表面和孔，其中孔从第一表面延伸到第二表面。在一些实施方案中，第一表面是亲水性的，并且涂层是疏水性的。在一些实施方案中，阵列的部分是阵列的涂层。在一些实施方案中，阵列的部分是靠近孔的阵列的涂层。在一些实施方案中，涂层可以包括选自铬、钛、金、铁、镍、铜、铂和钯的一种或多种金属。在一些实施方案中，涂层可以包括一个或多个金属层，每个层独立地选自铬、钛、金、铁、镍、铜、铂、钯、其任何混合物以及其任何合金。在一些实施方案中，涂层可以包括金属层(诸如金)和用于其下的金属层的附着层。在金下面的金层的附着层可以包括铬、钛、镍或镍铬。在一些实施方案中，涂层包括钛-金堆叠或钛层。在一些实施方案中，阵列包括多个孔。在一些实施方案中，方法还包括用溶液填充多个孔。在一些实施方案中，方法还包括释放保持在多个孔的子集中的溶液，其中多个孔的子集保持包含目标颗粒的溶液。方法还可以包括分析每个颗粒的多个荧光特征。在一些实施方案中，方法还包括基于分析确定保持包含目标颗粒的溶液的所述部分的孔。在一些实施方案中，颗粒以每秒约5,000至约100,000,000个目标颗粒的速率释放。在一些实施方案中，目标颗粒包括细胞。在一些实施方案中，释放活力为等于或大于60％的细胞。在一些实施方案中，方法还包括将目标颗粒接收在壳体中，其中该壳体包括用于接收目标颗粒的内表面。在一些实施方案中，内表面容纳接收介质。在一些实施方案中，接收介质包括pluoronicF68。

在一些实施方案中，方法还包括利用被引导至识别的孔内或与识别的孔相邻之处的表面材料的电磁辐射，从阵列的第一表面或第二表面去除表面材料的一部分，从而释放识别的孔中的内容物。在一些示例中，表面材料的一部分可以与识别的孔相邻。表面的一部分可以包括识别的孔的内腔表面。表面的一部分可以被去除达100微米或更小的深度。表面的一部分可以被去除达50微米或更小的深度。

在一些情况下，在识别具有选择的内容物的孔之前，进行用包含选择的内容物的溶液装载阵列的步骤。在一些情况下，识别具有选择的内容物的孔的步骤包括分析从阵列的孔发射的电磁辐射。在一些情况下，释放内容物的步骤包括以约5,000至约100,000,000个孔/秒的速率释放内容物。

电磁辐射可以选自0.2微米至2.5微米的波长、足以破坏内容物与孔之间的附着力的通量水平以及1ns至1毫秒范围内的脉冲持续时间。

因此，一旦识别到目标颗粒被保持在阵列的特定孔内，就可以将电磁辐射引导至该特定孔附近或与该特定孔相邻之处，以释放目标颗粒。在一些实施方案中，第二表面的破坏包括去除阵列材料的至少一部分、阵列上的涂层或两者。

在一些实施方案中，去除表面材料的一部分的步骤可以通过局部加热引起。当脉冲持续时间较长、峰值功率密度较低和/或入射辐射的波长在红外光范围内时，这种机制可为可能的。局部加热可以导致表面材料或阵列材料升华。在一些实施方案中，基板材料和涂层具有不同的热膨胀系数，这可以导致剥落。

在一些情况下，去除表面材料的一部分的步骤可以通过烧蚀引起。当入射峰值功率密度较高、脉冲持续时间较短、入射功率较高和/或入射辐射在可见光范围内时，这样的机制可为可能的。烧蚀可包括阵列或基板材料的局部键断裂和/或汽化。

在一些情况下，去除表面材料的一部分的步骤可以通过等离子体产生引起。当入射辐射的脉冲持续时间特别短、入射辐射的波长与多光子电离机制共振，和/或入射辐射的波长非常短时，这样的机制可为可能的。与局部加热相比，皮秒至飞秒量级的脉冲持续时间可得到更快的等离子体产生，从而导致对基板或表面材料的光学蚀刻。

在一些情况下，去除表面材料的一部分的步骤可以通过冲击波产生而发生。当峰值功率密度较高、声子共振和/或脉冲持续时间较短时，这样的机制可能更加有可能。冲击可以引起表面或阵列材料的物理振动、剥落或晃动。

在一些情况下，去除表面材料的一部分的步骤是光化学去除，诸如光电离。在一些情况下，去除表面材料的一部分的步骤包括光声去除，诸如通过冲击波的光学产生。

术语和定义

除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语均具有与本公开所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。

如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指示物，除非上下文另外明确指出。除非另有说明，否则本文中对“或”的任何引用旨在涵盖“和/或”。

如本文所用，术语“约”是指接近所述量达10％、5％或1％的量，包括其中的增量。

如本文所用，术语“PBMC”是指外周血单个核细胞。

如本文所用，术语“正交”是指垂直布置或关系。

实施例

以下说明性实施例代表本文所述的软件应用程序、系统和方法的实施方案，并不意味着以任何方式进行限制。

实施例1–Ti-Au涂覆的微孔阵列制备：

首先向玻璃微孔阵列(20μm孔，60％孔覆盖率)溅射100nm厚的钛(Ti)，然后溅射500nm厚的金(Au)(真空度：8x10-2至2x10-2毫巴，溅射压力：100V至3kV，电流：0至50mA)。将Ti/Au溅射在孔板的一侧上。应当注意，Ti/Au可以溅射在孔板的两侧或任何一侧上，如本文别处所述。

然后，在室温下用2M NaOH溶液浸泡Ti/Au涂覆的微孔阵列20分钟。使用去离子水(DI)和乙醇洗涤掉任何残留的NaOH，并吹干孔板。

PEG-硅烷涂层

将甲氧基-聚(乙二醇)-硅烷(PEG-硅烷)以0.1至5g/100mL的浓度溶解在醇中。以0.1至5mL/100mL的体积比向溶液中加入乙酸。将前一步骤的干燥孔板浸入溶液中，在60至80℃的温度下在烘箱中温育10至60分钟。然后用去离子水(DI)和乙醇洗涤孔板，并吹干孔板。

PEG-SH涂层

将0.5g/100mL甲氧基-聚(乙二醇)-硫醇(PEG-SH)通过超声处理溶解在无水乙醇(100％的酒精)中。将来自前一步骤的干燥孔板浸入溶液中，在30℃下在烘箱中温育1小时。继而用去离子水(DI)和乙醇洗涤孔板，并吹干孔板。

孔板Au侧上的疏水涂层

将100μL的PF-SH加入5mL的95％乙醇中。继而将该溶液均匀地分布在8x8英寸的PDMS片材上，同时乙醇蒸发。当在PDMS片材上没有视觉上可发现的液体时，将PDMS片材(PF-SH侧朝下)施加在孔板的Au侧的顶部5分钟。继而剥离PDMS片材。将孔板静置10分钟。

将孔板浸入PEG-SH涂料溶液中，在30℃下在烘箱中温育15分钟。然后使用去离子水(DI)和/或乙醇洗涤孔板，并使用加压空气枪吹干孔板。

实施例2–盒组装：

盒包括(从上到下)：密封在盒顶部的玻璃；用于保持微孔板的铝合金框架；与微孔板以一致或可变的距离间隔开的接收玻璃板。将不同体积(取决于盒尺寸)的含0.1％的pluoronic F68(目录号24040032,ThermoFisher Scientific Inc.)的接收介质(OptiPEAKT细胞介质，InVitria,Junction City,KS)添加到接收板中。将经涂覆的微孔阵列组装到盒中，使涂覆侧朝下(面向接收介质)。添加到接收介质中的Pluoronic F68可以大大提高从孔中提取的细胞的活力，从0％活力提高到>75％活力。

实施例3–使用经涂覆的微孔阵列进行细胞分选：

将在OptiPEAK T细胞介质中的密度为200万个/mL的PBMC滴在微孔阵列的顶部，并使其沉降5分钟，以通过表面张力将单个细胞捕获在微孔底部。然后，将盒安装在细胞分选仪上。10-100％的激光功率可用于从微孔中提取细胞。微孔底部边缘的Ti-Au涂层吸收了IR激光能量，并去除了Ti-Au薄层。弯月面破裂，细胞从期望的微孔中释放。

实施例4–具有IR吸收性核的琼脂糖珠粒的制造：

该过程描述了具有透明壳和IR吸收性核的琼脂糖珠粒的制备。

步骤1：将50mg Superdex珠粒(Superdex 75 100/300 GL,GE Healthcare LifeSciences)悬浮于1mL丙酮中。以2000rpm离心以收集Superdex珠粒。弃去丙酮。在丙酮中制备饱和的IR吸收性染料(Epolight 1178，Epolin，New Jersey,USA)溶液1mL。以5000rpm离心以除去所有未溶解的IR染料。将IR染料溶液加入Superdex珠粒中。在室温下在持续搅拌下温育30分钟。以1500rpm离心混合物。弃去顶部液体。仅将深色沉淀保存在底部。不用丙酮进一步洗涤，将所得深色沉淀悬浮在0.2％ BSA-PBS中。这得到均匀地掺入IR染料的Superdex珠粒。

步骤2：为了去除珠粒外部的染料，在不到15秒的时间内，通过移液在1:1的丙酮-水混合物中冲洗珠粒。之后，立即将混合物以1000rpm离心30秒，并弃去顶部液体。这将得到IR核结构。

可替代地，可以通过将来自步骤1的珠粒在0.2％ BSA-PBS中在4度下温育>5天来制备IR吸收性核。每天更换缓冲液1次。这将仅通过分子扩散将来自Superdex珠粒的IR染料缓慢溶解。

IR染料微球的功效示于下表1中。

铬微球的功效示于下表2中。

实施例5–使用pluronic F68作为介质补充剂的单个PBMC活力：

该过程描述了用于在细胞分选过程中增强细胞活力的介质补充剂。

将细胞悬浮并收获在补充有0.1％pluronic F68和1X青霉素/链霉素的用于细胞装载和收获的OptiPEAK T淋巴细胞完全培养基(777OPT069)中。在此实施例中，对于具有20μm微孔大小的示例阵列，三个样品中每个样品的百分比活力分别测量为81％、74％和65％。

实施例6–PBMC提取：

该过程描述了包含目标颗粒和珠粒的溶液。

将含有人PBMC细胞的溶液滴在微孔阵列的顶部。10分钟后，将单个PBMC装载到微孔中。然后，将包含对照珠粒(涂覆有IR染料的TiO₂珠粒)，或琼脂糖和右旋糖酐珠粒，或琼脂糖和IR染料微球的溶液装载到微孔阵列的顶部。15-30分钟后，将珠粒通过重力装载到微孔中。将具有细胞和珠粒的孔阵列安装在含有细胞培养介质的接收储器的顶部。将IR脉冲激光引导成对准装载珠粒的孔的底部，并将细胞提取到细胞培养介质中。提取后，收获含有提取的细胞的细胞培养介质以进行活力测定。

实施例7–细胞活力：

该过程描述了确定细胞活力。

通过定量夹心ELISA测定(人IFN-γELISpot试剂盒，R&DSystems Inc.，编号EL285)确定细胞活力。该测定采用了对人细胞因子干扰素γ(IFN-γ)有特异性的捕获抗体，该抗体被预先涂覆在PVDF支持的微板上。将收获的细胞直接移液到孔中，并且使分泌细胞附近的经固定抗体与分泌的人IFN-γ结合。洗涤步骤并与生物素化的检测抗体一起温育后，添加与链霉亲和素缀合的碱性磷酸酶。随后通过洗涤去除未结合的酶，并加入底物溶液。蓝色着色沉淀可在细胞因子的位点处形成，并以斑点的形式出现，其中每个单独的斑点代表单个的人IFN-γ分泌细胞。对斑点进行计数。还以与收获的细胞样品相同的方式铺板(plated)了具有已知活细胞数的系列稀释的标准细胞样品。通过计数每个孔中的蓝色斑点，绘制标准曲线。通过标准曲线确定收获的样品中的活细胞数。

实施例8–不同涂层之间性能(提取率和细胞活力)的比较：

图19A-图19C显示了Au涂覆的孔板和Cr涂覆的孔板之间的性能(提取产率和细胞活力)的比较。Au涂覆的核板可包括本文参考图11A-图13D所述的表面改性。例如，Au涂覆的孔板可以包括图12B和图13D所述和所示的材料。参考图19A中的Au涂覆的孔阵列，阵列中的孔的上侧壁部分(玻璃部分)可以涂覆有PEG-硅烷。阵列中的孔的下垂直侧壁部分可以涂覆有Au和PEG-硫醇。阵列的底部部分(与孔的垂直侧壁相邻)可涂覆有Au并冲压有全氟辛烷硫醇。参考图19A中的Cr涂覆的孔阵列，阵列的孔的底部部分和底部垂直侧壁可以仅涂覆有Cr，并且阵列中的孔的上侧壁部分(玻璃部分)可以涂覆有PEG-硅烷。

具有不同表面PEG改性的Au涂覆的孔板可以提供比Cr涂覆的孔板在提取产率和细胞活力方面的改进。例如，Au涂覆的孔板的提取产率为73％，而Cr涂覆的孔阵列的提取产率为66％。尽管Au涂覆的孔板和Cr涂覆的孔板之间的提取细胞的活力相似(66％对68％)，但使用Au涂覆的孔板获得的存活细胞的数量高于Cr涂覆的孔板获得的存活细胞的数量，因为Au涂覆的核板与Cr涂覆的孔板相比具有更高的提取产率。

图19B示出了Au涂覆的孔板和Cr涂覆的孔板之间的产率的另一个示例。Ti-Au-PEG涂覆的孔板提高了提取产率和细胞活力以及总活细胞产率。将用CD4/8-APC T细胞标志物染色的外周血单个核细胞(PBMC)装载在Au涂覆和Cr涂覆的板上，并提取以通过染料排除比较其提取产率和活力。与化学涂覆的Au板相比，仅PEG-硅烷涂覆的Cr板显示出高的基于染料排除的活力，但由于其激光功率限制，提取产率无法提高。Cr涂覆的板的总产率(即，提取产率和活力)似乎远低于Au涂覆的板。图19C示出了来自涂覆有Ti-Au-PEG和疏水涂层的全板的提取产率图像(亮点是在荧光成像下用荧光抗体染色的细胞)。如图19C中所示，提取前后图像的比较显示出与上述定量结果一致的高提取产率。

实施例9–不同涂层的接触角图像和测量：

图20示出了裸Au表面、mPEG-SH涂覆的表面和PF-SH涂覆的表面的图像和接触角测量。图像和测量在玻璃板和孔板上进行。如图20中所示，不同的表面涂层可用于改变对液体的润湿行为。例如，可以在孔板的底部形成疏水涂层(例如，通过在阵列的底部部分冲压PF-SH)，以防止从孔泄漏，并形成足以将液体和颗粒保持在孔内的弯月面。

虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方案，但是对于本领域技术人员显而易见的是，仅以举例的方式提供这样的实施方案。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现在将想到许多变化、改变和替换。应该理解的是，在实践本发明时可以采用本文所述的本发明实施方案的各种可替代方案。

Claims

1.一种阵列，包括：

具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的基板，其中所述基板包括限定内腔的多个孔，所述内腔从所述第一表面延伸到所述第二表面，并且其中所述多个孔被配置为接收包含多个颗粒的样品溶液；和

设置在所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻的表面材料，其中所述表面材料包括多种材料，所述多种材料被配置为修改在所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻的所述样品溶液或所述多个颗粒的润湿行为，使得所述第一表面或第所述二表面中的一个是亲水性的，而所述第一表面或所述第二表面中的另一个是疏水性的。

2.根据权利要求1所述的阵列，其中所述多种材料包括功能改性表面层，其中所述功能改性表面层任选地是疏水性改性表面层、疏水性改性表面层或其组合；或者其中所述功能改性表面层任选地是化学涂覆的金属层。

3.根据权利要求2所述的阵列，其中所述功能改性表面层包括钛和/或金。

4.根据权利要求2所述的阵列，其中所述功能改性表面层的第一部分涂覆有第一化学涂层。

5.根据权利要求4所述的阵列，其中所述功能改性表面层的第二部分涂覆有不同于所述第一化学涂层的第二化学涂层。

6.根据权利要求4所述的阵列，其中所述第一化学涂层设置在所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻的所述多个孔的垂直侧壁上。

7.根据权利要求6所述的阵列，其中所述第一化学涂层被配置为减少或消除所述颗粒粘附到所述孔的所述垂直侧壁。

8.根据权利要求5所述的阵列，其中所述第二化学涂层被配置为减少或防止所述样品溶液从所述孔的不希望的泄漏。

9.根据权利要求5所述的阵列，其中所述第二化学涂层是疏水性的。

10.根据权利要求5所述的阵列，其中所述第二化学涂层设置在所述基板的在所述第一表面或所述第二表面处或与所述第一表面或所述第二表面相邻的部分上，并且其中所述基板的所述部分与所述多个孔的垂直侧壁相邻。

11.根据权利要求10所述的阵列，其中所述基板的所述部分与所述多个孔的所述垂直侧壁基本正交。

12.根据权利要求4所述的阵列，其中所述第一化学涂层包括甲氧基-聚(乙二醇)-硫醇。

13.根据权利要求5所述的阵列，其中所述第二化学涂层包括1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇。

14.根据权利要求2所述的阵列，其中所述多种材料还包括不在所述功能改性表面层上的化学涂层。

15.根据权利要求14所述的阵列，其中所述化学涂层设置在所述基板或所述多个孔的不具有所述功能改性表面层的一个或多个部分上。

16.根据权利要求14所述的阵列，其中所述化学涂层包括甲氧基-聚(乙二醇)-硅烷。

17.根据权利要求1所述的阵列，其中所述第二表面被配置为接收包含所述多个颗粒的所述样品溶液。

18.根据权利要求2所述的阵列，其中所述第一表面被配置为被破坏以从所述孔中的一个或多个释放所述颗粒中的一个或多个。

19.根据权利要求18所述的阵列，其中所述第二表面是亲水性的，以增强包含所述多个颗粒的所述样品溶液吸收进入所述多个孔。

20.根据权利要求18所述的阵列，其中所述第一表面是疏水性的，以减少或消除所述样品溶液从所述孔的不希望的泄漏。

21.根据权利要求18所述的阵列，其中所述第一表面被配置为通过在所述第二表面的一个或多个部分处引导电磁辐射而被破坏。

22.根据权利要求1所述的阵列，其中所述多个孔中的每个孔具有500微米或更小的最大直径。

23.根据权利要求1所述的阵列，其中所述多个孔中的每个孔具有10或更大的纵横比。

24.根据权利要求1所述的阵列，其中所述表面材料选自吸收大于10％的入射电磁辐射的材料。

25.根据权利要求1所述的阵列，其中所述基板具有100个或更多个孔/平方毫米的孔密度。

26.根据权利要求1所述的阵列，其中所述阵列的颗粒提取产率为至少70％。

27.根据权利要求2所述的阵列，其中具有所述功能改性表面层的所述阵列的颗粒提取产率高于没有所述功能改性表面层的另一阵列。

28.根据权利要求27所述的阵列，其中具有所述功能改性表面层的所述阵列的所述颗粒提取产率比没有所述功能改性表面层的所述另一阵列高至少5％。

29.根据权利要求28所述的阵列，其中具有所述功能改性表面层的所述阵列的所述颗粒提取产率比没有所述功能改性表面层的所述另一阵列高至少20％。

30.根据权利要求2所述的阵列，其中所述多个颗粒包括活细胞，并且其中具有所述功能改性表面层的所述阵列的活细胞提取产率高于没有所述功能改性表面层的另一阵列。

31.根据权利要求30所述的阵列，其中具有所述功能改性表面层的所述阵列的所述活细胞提取产率比没有所述功能改性表面层的所述另一阵列高至少5％。

32.根据权利要求30所述的阵列，其中具有所述功能改性表面层的所述阵列的所述活细胞提取产率比没有所述功能改性表面层的所述另一阵列高至少20％。

33.根据权利要求1所述的阵列，其中所述功能改性表面层具有约50nm至约1mm范围内的厚度。