CN1626673A - 一种基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法及专用芯片 - Google Patents
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Abstract
一种基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法，其特征在于：首先在微流控芯片的进样通道壁两侧施以交变电场，使细胞裂解；所释放的产物再经分离通道进行电泳分离检测。本发明可以实现细胞的裂解与分析同步完成，并且操作简单可控。
Description
技术领域：
本发明涉及在微流控芯片上实现细胞内涵物分析的方法。
背景技术：
传统的分析细胞内涵物方法以大量细胞为前提，获取某一内涵物(比如蛋白质，核酸等)含量的总值，该值与细胞数量的比值外推至单细胞内该物质的含量。对于性质相对均一的细胞群来说，此方法可以接受，但在另外一些场合下，比如某些重大疾病的早期阶段，仅有个别细胞的组分发生变化，这时，传统方法将会平均掉该特异变化。因此，单个细胞层面的分析有助于疾病的早期诊断。此外，与传统方法相比，单细胞分析在信息的获取上相对准确；有可能检测活性周期较短的不稳定中间产物。
从技术角度来看，单个细胞的分析可以分为完整的单细胞分析和破碎的单细胞分析。本发明仅涉及到后一种技术。在该技术类别中目前已有的技术包括单细胞凝胶电泳和毛细管电泳。前者的对象更多的局限于DNA损伤的分析。毛细管电泳技术分析单细胞内涵物的方法相对比较成熟，但它存在着操作困难，通量低，不易完全自动化等缺点。
微流控芯片作为一种新型分析平台(又名芯片实验室，微全分析系统等)具有易自动化，集成化程度高等优势，目前在该平台上已经实现的有单细胞的培养、细胞的分离、分选、及细胞的输运、操纵和裂解，但其在单细胞内涵物分析检测方面的工作，世界范围内尚未充分展开。仅有Ramesey等报道[Anal.Chem.1997，69，1564-1568，McClain MA，CulbertsonCT，Jacobson SC，Allbritton NL，Sims CE，Ramsey JM]以预先标记了荧光染料的细胞为对象，在玻璃芯片上用缓冲池两端的交变电场实现细胞的破碎和染料的释放，进而完成染料的检测过程。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种在微流控芯片上完成细胞内涵物分析的方法，该方法可以实现细胞的裂解与分析同步完成，并且操作简单可控。
本发明具体提供了一种基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法，其特征在于：首先在微流控芯片的进样通道壁两侧施以交变电场，使细胞裂解；所释放的产物再经分离通道进行电泳分离检测。
本发明基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法中，所述交变场强可以从10V/cm到500V/cm.。
本发明基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法中，所述电泳电场可以从10V/cm到1000V/cm。
本发明基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法中，所述细胞可以是未经任何处理的细胞，也可以是标有各种抗体或其他分子的细胞。
本发明还提供了专门用于上述细胞内涵物分析方法的微流控芯片，其特征在于该微流控芯片具有双层结构；一层的表面刻有十字型通道，垂直通道即进样通道两端的液池分别为细胞池和空池，水平通道即分离通道两端的液池分别为缓冲池和废液池；另一层的表面镀有成对的破碎电极；上述两层相对封接后，所述破碎电极恰好位于所述进样通道内。
本发明用于细胞内涵物分析方法的微流控芯片中，所述芯片的通道宽度可以在100微米到2000微米之间。
本发明用于细胞内涵物分析方法的微流控芯片中，所述芯片材料是玻璃、石英、硅、高聚物塑料、陶瓷或它们的复合体。破碎电极以铂金材料为最佳。
本发明用于细胞内涵物分析方法的微流控芯片中，所述进样通道内破碎电极数目可以是一对也可以是多对，电极可以直接相对也可以错开一定位置，探入通道内电极宽度可以从1个微米到10厘米，长度从几毫米到几厘米。
本发明用于细胞内涵物分析方法的微流控芯片中，所述进样通道与分离通道的十字交叉区域是一个或者多个。
对于非细胞的人工合成直径在几十微米的颗粒如脂质体，胶囊等本发明同样适用。
本发明可以实现细胞的裂解与分析同步完成，并且操作简单可控。
附图说明：
图1为芯片底板，铂金电极分布示意图，黑色部分为铂金电极；
图2为上层十字型芯片通道示意图；
图3为进样通道内细胞裂解示意图，浅色部分为铂金电极，黑色线条为通道壁，圆形颗粒示意细胞；
图4为该方法分离细胞内核酸电泳图谱。
具体实施方式：
以十字型通道的微流控芯片为操作平台，垂直通道两端的液池分别为细胞池和空池。水平通道两端的液池分别为缓冲池和废液池，并分别接高电压和接地。芯片由上下两层组成。下层镀上所需形状和位置的铂金电极(见图1)，与上层(见图2)封接后，铂金电极位于微通道内(见图3)。铂金电极接交变电场。
将缓冲液加入到缓冲池和废液池中，使缓冲液充满所有通道，然后将细胞液加入细胞池中，在压力的作用下，细胞从细胞池流向空池；
流经铂金电极的细胞在交变电场作用下裂解，释放的细胞内涵物进入十字交叉区，在缓冲池和废液池两端的高电场驱动下进入水平通道即分离通道进行电泳。
实施例1
缓冲液池和废液池先后加入13微升10mMPBS缓冲液，显微镜下观察各通道中均连续充满缓冲液后，在缓冲液池和废液池插入电极，分别接500V和地。进样通道内的破碎用电极接入交流电压5V，从而在通道径向产生电场强度为50V/cm。加13微升鲤鱼红细胞液(细胞浓度约108个mL)于细胞池。细胞在静压力作用下向空池流动。流经破碎电极时细胞破碎，释放的核酸与缓冲液重的嵌入染料结合。所用染料是YOYO-I(1uM)。激光波长488nm。核酸流入十字区后在缓冲液池和废液池之间的电压驱动下流过激光焦斑，激发的荧光由光电倍增管收集。
Claims (10)
1、一种基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法，其特征在于：首先在微流控芯片的进样通道壁两侧施以交变电场，使细胞裂解；所释放的产物再经分离通道进行电泳分离检测。
2、按照权利要求1所述基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法，其特征在于：所述交变场强从10V/cm到500V/cm.。
3、按照权利要求1所述基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法，其特征在于：所述电泳电场从10V/cm到1000V/cm。
4、按照权利要求1所述基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法，其特征在于：所述细胞是未经任何处理的细胞，或者是标有各种抗体或其他分子的细胞。
5、一种专门用于权利要求1、2、3或4所述细胞内涵物分析方法的微流控芯片，其特征在于该微流控芯片具有双层结构；一层的表面刻有十字型通道，垂直通道即进样通道两端的液池分别为细胞池和空池，水平通道即分离通道两端的液池分别为缓冲池和废液池；另一层的表面镀有成对的破碎电极；上述两层相对封接后，所述破碎电极恰好位于所述进样通道内。
6、按照权利要求5所述用于细胞内涵物分析方法的微流控芯片，其特征在于所述芯片的通道宽度在100微米到2000微米之间。
7、按照权利要求5所述用于细胞内涵物分析方法的微流控芯片，其特征在于：所述探入到进样通道内破碎电极的宽度从1个微米到10厘米。
8、按照权利要求5、6或7所述用于细胞内涵物分析方法的微流控芯片，其特征在于所述芯片材料是玻璃、石英、硅、高聚物塑料、陶瓷或它们的复合体。
9、按照权利要求5、6或7所述用于细胞内涵物分析方法的微流控芯片，其特征在于所述进样通道内破碎电极数目是一对或者多对。
10、按照权利要求5、6或7所述用于细胞内涵物分析方法的微流控芯片，其特征在于所述进样通道与分离通道的十字交叉区域是一个或者多个。
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| CN 200310119035 CN1626673A (zh) | 2003-12-11 | 2003-12-11 | 一种基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法及专用芯片 |
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| CN 200310119035 CN1626673A (zh) | 2003-12-11 | 2003-12-11 | 一种基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法及专用芯片 |
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| CN1626673A true CN1626673A (zh) | 2005-06-15 |
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| CN 200310119035 Pending CN1626673A (zh) | 2003-12-11 | 2003-12-11 | 一种基于微流控芯片的细胞内涵物分析方法及专用芯片 |
Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101545898B (zh) * | 2008-03-25 | 2012-09-05 | 中国科学院化学研究所 | 以石英晶体微天平为换能器的微流控芯片检测系统 |
| CN107557285A (zh) * | 2017-09-05 | 2018-01-09 | 吉林大学 | 一种实现低电压电致细胞裂解的微流控器件及其裂解细胞的方法 |
| US11542541B2 (en) | 2019-11-26 | 2023-01-03 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Method and system for sampling material from cells |
-
2003
- 2003-12-11 CN CN 200310119035 patent/CN1626673A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101545898B (zh) * | 2008-03-25 | 2012-09-05 | 中国科学院化学研究所 | 以石英晶体微天平为换能器的微流控芯片检测系统 |
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| CN107557285B (zh) * | 2017-09-05 | 2021-04-27 | 吉林大学 | 一种实现低电压电致细胞裂解的微流控器件及其裂解细胞的方法 |
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