CN208362321U - 一种用于捕获目标细胞或生物分子的富集筛选机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于捕获目标细胞或生物分子的富集筛选机构，包括多个平行设置的多孔道网状基体，多孔道网状基体包括由多条相互交叉设置的网线形成的网状基体、由多条相互交叉设置的网线形成的多个筛孔、以及固定附着在网状基体上的捕获层，捕获层包括能够与目标细胞或生物分子特异性结合的捕获物，相邻两层多孔道网状基体的筛孔部分错开设置；本实用新型通过相邻多孔道网状基体的筛孔部分错开设置，在保证较高通量的情况下，使得目标细胞或生物分子与多孔道网状基体接触的概率增加，从而提高了多孔道网状基体对目标细胞或生物分子的捕获率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于捕获目标细胞或生物分子的富集筛选机构。
背景技术
在血液和生物样本的检测中，常常针对检测样本中的稀有细胞、稀有分子进行检测，这些稀有目标物或分子的成功分离、富集是检测能否准确的关键。例如在人类生产和生活中，需要对人的体液、食品以及自然环境中的检测对象进行检测，如在医疗实践、食品安全、环境监测中常需要检测细胞(如循环肿瘤细胞、有核红细胞)；微生物(如医疗检测人体液中的肺炎链球菌、军团菌、真菌及特殊病原体如支原体、衣原体、立克次体、螺旋体、病毒等；食品安全领域中检测的微生物如大肠菌群、致病菌(包括沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌、致病性链球菌等)、霉菌及其毒素(如曲霉属的黄曲霉、寄生曲霉等，青霉属的橘青霉、岛青霉等，镰刀霉属的串珠镰刀霉、禾谷镰刀霉等)，在食品安全中其他微生物还包括病毒(如肝炎病毒、猪瘟病毒、鸡新城疫病毒、马芷克氏病毒、口蹄疫病毒、狂犬病病毒，猪水泡病毒等)，另外在食品安全检测中，寄生虫也被很多学者列为微生物检验的指标(如旋毛虫、囊尾蚴))。除此之外，某些蛋白质、核酸等也常常作为检测对象，如临床上常见的早期诊断标志物筛查和基因诊断等等。对不同的检测对象需要应用不同的检测方法和检测平台，由于部分检测对象的浓度很低，这对检测方法提出了很高的要求。
以有核红细胞检测为例，有核红细胞在正常成人外周血中不能见到，在出生1周之内的新生儿外周血中可见到少量有核红细胞。成人外周血中出现有核红细胞均属病理现象，有核红细胞和增生性贫血、红血病、髓外造血、其他如骨髓转移癌、严重缺氧等相关。在生产和生活中的检测项目中，需要一种高灵敏度、成本低、快速的检测方法和平台。
以循环肿瘤细胞检测为例，循环肿瘤细胞即血液循环中的肿瘤细胞，被认为和肿瘤的远端转移等问题有关系。一般癌症患者的10ml血液中仅有1-10个循环肿瘤细胞，其捕获速度慢或特异性差是快速检测病人血样所迫切需要解决的难题。对于循环肿瘤细胞的检测中，需要高灵敏度、高准确性、快速的检测方法和检测平台。
本实用新型针对生物样本中细胞或目标分子的富集，采用微流控富集机构技术，可对细胞、蛋白、核酸、微生物(包括病毒及细菌)等不同的多种类型的检测对象进行快速的检测，下面进行详细说明。
另与本实用新型相类似的发明CN 107338184 A公开了一种用于捕获细胞或溶液中生物分子的捕获筛及装置，捕获机构包括至少一个或多个层叠的捕获筛，捕获装置包括具有入口、第一出口和位于入口与第一出口之间的腔体的主体，捕获机构固定在腔体内，入口与第一出口和腔体连通。捕获筛包括网状基体及形成于网状基体上的捕获层，捕获层包括能够与目标细胞或生物分子特异性结合的捕获物。该专利中的捕获筛和装置具有高特异性和高通量，并适于由被细胞表达的分子捕获细胞或捕获溶液中的生物分子，特别适于捕获和分选循环肿瘤细胞。但是，由于该专利中的捕获筛上仅有一种捕获物，因此只能一次性筛选细胞，出现假阴性和假阳性的可能性较高，另外，如果待检测溶液中含有多种目标细胞或生物分子，就需要分开进行多次筛选，使用该捕获筛的工作效率相对较低。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种对目标细胞或生物分子的捕获率高的富集筛选机构。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的一种技术方案是：
一种用于捕获目标细胞或生物分子的富集筛选机构，包括多个平行设置的多孔道网状基体，所述的多孔道网状基体包括由多条相互交叉设置的网线形成的网状基体、由所述的多条相互交叉设置的网线形成的多个筛孔、以及固定附着在所述的网状基体上的捕获层，所述的捕获层包括能够与目标细胞或生物分子特异性结合的捕获物，相邻两层所述的多孔道网状基体的筛孔部分错开设置。
本实用新型中的相邻两层多孔道网状基体的筛孔部分错开设置是指一层多孔道网状基体的筛孔部分被另一层多孔道网状基体的网线遮挡，即从该富集筛选机构的俯视图来看，多个多孔道网状基体不完全重合。
具体地，相邻两层所述的多孔道网状基体中下层多孔道网状基体相对上层多孔道网状基体旋转5～180°。
优选地，相邻两层所述的多孔道网状基体中下层多孔道网状基体相对上层多孔道网状基体旋转10～90°。
进一步优选地，相邻两层所述的多孔道网状基体中下层多孔道网状基体相对上层多孔道网状基体旋转30～60°。
具体地，每个所述的多孔道网状基体相对上层多孔道网状基体的旋转方向一致。
本实用新型中的旋转方向一致是指每个多孔道网状基体相对上层多孔道网状基体可以顺时针旋转或者逆时针旋转。沿垂直于多孔道网状基体平面的方向上，上层为N层，下层为N+1层，当第N+1层多孔道网状基体相对于第N层多孔道网状基体为顺时针旋转时，则捕获装置中所有的多孔道网状基体相对于上层多孔道网状基体均为顺时针旋转；当第N+1层多孔道网状基体相对于第N层多孔道网状基体为逆时针旋转时，则捕获装置中所有的多孔道网状基体相对于上层多孔道网状基体均为逆时针旋转。本实用新型中的N为层数。
具体地，每个所述的多孔道网状基体相对上层多孔道网状基体的旋转角度相同。
本实用新型的旋转角度是指多孔道网状基体相对于上层多孔道网状基体以相邻多孔道网状基体的中心为旋转中心，旋转平面的法线方向垂直于多孔道网状基体平面，进行顺时针或者逆时针旋转的角度；旋转角度相同是指第N+2层多孔道网状基体相对于第N+1层多孔道网状基体旋转的角度与第N+1层多孔道网状基体相对于第N层多孔道网状基体旋转的角度相同。
本实用新型中网线的粗度是指，多孔道网状基体的俯视图中网线的宽度；具体地，所述的网线的粗度为10μm～500μm；优选地，所述的网线的粗度为20μm～200μm；进一步优选地，所述的网线的粗度为20～50μm；更优选地，所述的网线的粗度为40～50μm。
本实用新型中网线的厚度是指，多孔道网状基体的多孔道网状基体的上下两面之间的距离；具体地，所述的网线的厚度为10μm～500μm；优选地，所述的网线的厚度为20μm～200μm；进一步优选地，所述的网线的厚度为20～50μm；更优选地，所述的网线的厚度为40～50μm。
具体地，所述的筛孔的横截面面积为10～6000μm2；优选地，所述的筛孔的横截面面积为20～3000μm2；进一步优选地，所述的筛孔的横截面面积为700～3000μm2；更为优选地，所述的筛孔的横截面面积为700～2000μm2。
相邻两层多孔道网状基体的间距是指上层多孔道网状基体的下表面到下层多孔道网状基体的上表面之间的距离；具体地，相邻两层所述的多孔道网状基体的间距为0.1～10mm，优选地，相邻两层所述的多孔道网状基体的间距为0.5～1.5mm。
具体地，所述的多孔道网状基体的个数为2～30个，优选地，所述的多孔道网状基体的个数为5～10个。
具体地，所述的筛孔的横截面的形状为正方形、长方形、三角形、多边形、圆形、平行四边形、梯形中的一种或多种。
本实用新型中，所述的多边形为由五条及以上的边形成的封闭图形。
本实用新型的捕获装置还包括
具有入口、第一出口和位于所述的入口和所述的第一出口之间的腔体的主体，所述的多个多孔道网状基体固定在所述的腔体内，所述的入口和所述的第一出口与所述的腔体相连通。所述的主体优选采用现有的制造技术如注塑成形技术制造。主体的材料应该兼容溶剂。例如，PEEK满足上述条件。
优选地，所述的腔体被所述的多个多孔道网状基体分隔为第一腔体和第二腔体两个部分。
进一步优选地，所述的多孔道网状基体水平设置，所述的入口位于所述的富集筛选机构的上方并与所述的第一腔体相通，所述的第一出口位于所述的富集筛选机构的下方并与所述的第二腔体相通。
进一步优选地，所述的入口和所述的第一出口的中心线垂直于所述的多孔道网状基体所处的平面。
优选地，所述的主体进一步具有第二出口，所述的主体内形成有和与所述的腔体及所述的第二出口相通的用于收集被捕获的目标细胞或生物分子的微流体通道。
优选地，所述的富集筛选机构进一步包括设置于所述的微流体通道内的用于对被捕获的目标细胞或生物分子进行计数的计数机构。
进一步优选地，所述的计数机构包括阻抗测量电极。
本实用新型的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型通过相邻两层多孔道网状基体的筛孔部分错开设置，在保证较高通量的情况下，使得目标细胞或生物分子与多孔道网状基体接触的概率增加，从而提高了多孔道网状基体对目标细胞或生物分子的捕获率。
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图；
附图2为本实用新型的爆炸图；
附图3为附图2的第一局部放大图；
附图4为附图2的第二局部放大图；
附图5为本实用新型的带有被捕获的目标细胞或生物分子的多孔道网状基体的示意图；
附图6为本实用新型的筛孔部分错开设置的多孔道网状基体的示意图。
其中：11、入口；12、第一出口；20、多孔道网状基体；21、捕获物；22、筛孔；23、网线；3、目标细胞或生物分子。
具体实施方式
一种富集筛选机构，包括主体、腔体、计数机构以及多个多孔道网状基体20。主体包括入口11、第一出口12、第二出口、微流体通道。主体优选采用现有的制造技术如注塑成形技术制造。主体的材料应该兼容溶剂。例如，PEEK满足上述条件。微流体通道与腔体及第二出口相通且用于收集被捕获的目标细胞或生物分子3。
如附图1所示，入口11位于多个多孔道网状基体20的上方，第一出口12位于多个多孔道网状基体20的下方。优选地，入口11和第一出口12的中心线垂直于多孔道网状基体20所处的平面。
腔体位于入口11与第一出口12之间，多个多孔道网状基体20固定在腔体内，入口11和第一出口12和腔体相连通。优选地，腔体被多个多孔道网状基体20分隔为第一腔体和第二腔体两个部分。入口11与第一腔体相连通，第一出口12与第二腔体相连通。
计数机构设置于微流体通道内且用于对被捕获的目标细胞或生物分子3进行计数。优选地，计数机构包括阻抗测量电极。
如附图2所示，多个多孔道网状基体20平行设置。本实用新型中，多孔道网状基体20的个数为2～30个，优选为5～10个。
多孔道网状基体20包括由多条相互交叉设置的网线23形成的网状基体、由多条相互交叉设置的网线23形成的多个筛孔22、形成在网状基体上的捕获层。
为了能够与目标细胞或生物分子3特异性结合，捕获层包括能够与目标细胞或生物分子3特异性结合的捕获物21。具体地，捕获物21通过物理吸附和/或化学键结合至网状基体上。优选地，捕获物21通过采用traut’s试剂或带有生物素-亲和素的硫醇盐分子连接至网状基体上。
本实施例中的目标细胞或生物分子3即循环肿瘤细胞(CTCs)，以下简称CTCs。
为了能保证高通量的情况下同时提高捕获率，增加目标细胞或生物分子3与多孔道网状基体20的接触概率。相邻两层多孔道网状基体20的筛孔22部分错开设置。
以下重点阐述如何实现筛孔22部分错开设置。如附图2、3、6所示，以相邻多孔道网状基体20的中心为轴心线，相邻的上层多孔道网状基体20与下层的多孔道网状基体20之间有旋转角度α。相邻两层多孔道网状基体20中下层多孔道网状基体20相对上层多孔道网状基体20旋转5～180°，即α为5～180°；优选地，α为10～90°，进一步优选地，α为30～60°。
进一步的，每个多孔道网状基体20相对上层多孔道网状基体20的旋转方向一致。
进一步的，每个多孔道网状基体20相对上层多孔道网状基体20的旋转角度相同。
多个多孔道网状基体20的旋转角度参数表示为[0:m:n]，其中，0表示以第一层多孔道网状基体20为基准，第一层多孔道网状基体20的角度为0°；m为第N+1层多孔道网状基体20相对于第N层多孔道网状基体20所旋转的角度；n为最后一层多孔道网状基体20相对于第一层多孔道网状基体20所旋转的角度，多孔道网状基体20的数目为(n/m)+1。当n＝0时，多孔道网状基体20的数目为两层，第二层多孔道网状基体20相对于第一层多孔道网状基体20旋转m°。
如一种实施方式，多孔道网状基体20的旋转角度参数表示为[0:9:81]，是指多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20的旋转角度为9°，多孔道网状基体20的数目为10。根据另一种实施方式，多孔道网状基体20的旋转角度参数表示为[0:180]，是指多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转了180°，多孔道网状基体20的数目为2。
下面重点阐述网线23与筛孔22具体的规格。
筛孔22的横截面的形状为正方形、长方形、三角形、多边形、圆形、平行四边形、梯形中的一种或多种。
本实用新型中，如附图6所示，网线23的粗度D为10μm～500μm，优选为20～200μm，进一步优选为20μm～50μm，更优选为40μm～50μm。
本实用新型中，网线23的厚度为10μm～500μm，优选为20～200μm，进一步优选为20μm～50μm，更优选为40μm～50μm。
筛孔22的横截面面积为10～6000μm2，优选为20～3000μm2，进一步优选为700～3000μm2，更优选为700～2000μm2。
相邻两层多孔道网状基体20的间距为0.1～10mm，优选为0.5～1.5mm。
以下结合具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本实用新型的基本原理、主要特征和优点，而本实用新型不受以下实施例的限制。
实施例1：
多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:36:324]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为36°，多孔道网状基体20总共有10个。
相邻两个多孔道网状基体20的间距为1mm，网线23的厚度为22μm、粗度为22μm，筛孔22的横截面呈正方形，筛孔22的横截面积为54×54μm2。
每个多孔道网状基体20上的捕获物均为EpCAM抗体，捕获物连接在多孔道网状基体20上的方法包括如下步骤：
(1)取4.6微升Traut’s reagent溶液(0.2毫克/毫升)，5微升EPCAM抗体(Cat#
ab32392,Abcam)，40.4微升PBS-EDTA(2.5毫摩尔，pH8.0)并将三者混合，在室温下孵育一小时。
(2)将步骤1中孵育后的溶液滴加至多孔道网状基体20上，在室温下孵育一小时。
(3)向多孔道网状基体20加入1毫升PBS溶液润洗后，吸去残余溶液。
(4)重复步骤3。
(5)向多孔道网状基体20加入1毫升2％BSA溶液(占BSA溶液总质量2％的BSA以及占BSA溶液总质量98％的PBS溶液)，室温孵育30分钟。
(6)将多孔道网状基体20安装固定在主体的腔体内。
捕获循环肿瘤细胞的方法包括如下步骤：
⑴将0.5mL含10个肺癌细胞的细胞悬浮液注入富集筛选机构中；
⑵使0.5mL的细胞悬浮液流经富集筛选机构的入口11，速度为7.8×10-5m/s，细胞悬浮液依次流过10层多孔道网状基体20，以使肺癌细胞结合在富集筛选机构上；
⑶加入0.5毫升PBS溶液，以100微升每分钟的速度清洗多孔道网状基体20，去除未结合的杂物、细胞或分子；
⑷拆下多孔道网状基体20，将拆下的多孔道网状基体20置于0.5mL洗脱液(胰酶占洗脱液总质量0.25％、1mM EDTA以及余量的PBS溶液)中，在37℃下孵育2分钟，然后震荡10秒钟，以使肺癌细胞从富集筛选机构上分离；
⑸加入0.5mL中和液(胎牛血清)，取出多孔道网状基体20，以300g速度离心5分钟，吸去上清液后，使用PBS或细胞培养液把沉淀的细胞重悬后并进行计数，截留的肺癌细胞数为8个。
实施例2：
与实施例1基本相同，不同之处在于：多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:9:81]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为9°。
该实施例截留的肺癌细胞数为5个。
实施例3：
与实施例1基本相同，不同之处在于：多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:180]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为180°。
该实施例截留的肺癌细胞数为2个。
实施例4：
与实施例1基本相同，不同之处在于：多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:60:240]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为60°。
该实施例截留的肺癌细胞数为4个。
实施例5：
与实施例1基本相同，不同之处在于：多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:60:240]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为60°。网线23的厚度为44μm、粗度为44μm。
该实施例截留的肺癌细胞数为7个。
实施例6：
与实施例1基本相同，不同之处在于：多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:60:240]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为60°。筛孔22的横截面积为27×27μm2。
该实施例截留的肺癌细胞数为6个。
实施例7：
与实施例1基本相同，不同之处在于：多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:60:240]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为60°。网线23的厚度为44μm、粗度为44μm，筛孔22的横截面积为27×27μm2。
该实施例截留的肺癌细胞数为10个。
实施例8：
与实施例1基本相同，不同之处在于：多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:36:324]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为36°。网线23的厚度为44μm、粗度为44μm，筛孔22的横截面积为27×27μm2。
该实施例截留的肺癌细胞数为10个。
实施例9
与实施例8基本相同，不同之处在于：横截面呈正方形的筛孔22的外接圆半径为27μm。
该实施例截留的肺癌细胞数为10个。
实施例10
与实施例8基本相同，不同之处在于：筛孔22的横截面呈三角形，且外接圆半径为27μm。
该实施例截留的肺癌细胞数为10个。
实施例11
与实施例8基本相同，不同之处在于：筛孔22的横截面呈六边形，且外接圆半径为27μm。
该实施例截留的肺癌细胞数为10个。
对比例1：
多孔道网状基体20总共10个，10个多孔道网状基体20平行设置且各层之间的旋转角度为0°，网线23的厚度为44μm、粗度为44μm，筛孔22的横截面积为27×27μm2。每个多孔道网状基体20上的捕获物均为EpCAM抗体。
按照实施例1的方法捕获循环肿瘤细胞，该对比例截留的肺癌细胞数为4个。
如上所述，我们完全按照本实用新型的宗旨进行了说明，但本实用新型并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本实用新型的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。
Claims (14)
1.一种用于捕获目标细胞或生物分子的富集筛选机构，包括多个平行设置的多孔道网状基体(20)，所述的多孔道网状基体(20)包括由多条相互交叉设置的网线(23)形成的网状基体、由所述的多条相互交叉设置的网线(23)形成的多个筛孔(22)、以及固定附着在所述的网状基体上的捕获层，所述的捕获层包括能够与目标细胞或生物分子(3)特异性结合的捕获物(21)，其特征在于：相邻两层所述的多孔道网状基体(20)的筛孔(22)部分错开设置。
2.根据权利要求1所述的富集筛选机构，其特征在于：相邻两层所述的多孔道网状基体(20)中下层多孔道网状基体(20)相对上层多孔道网状基体(20)旋转5～180°。
3.根据权利要求2所述的富集筛选机构，其特征在于：相邻两层所述的多孔道网状基体(20)中下层多孔道网状基体(20)相对上层多孔道网状基体(20)旋转10～90°。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的富集筛选机构，其特征在于：每个所述的多孔道网状基体(20)相对上层多孔道网状基体(20)的旋转方向一致。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的富集筛选机构，其特征在于：每个所述的多孔道网状基体(20)相对上层多孔道网状基体(20)的旋转角度相同。
6.根据权利要求1所述的富集筛选机构，其特征在于：所述的网线(23)的粗度为10μm～500μm。
7.根据权利要求6所述的富集筛选机构，其特征在于：所述的网线(23)的粗度为20μm～200μm。
8.根据权利要求1所述的富集筛选机构，其特征在于：所述的网线(23)的厚度为10μm～500μm。
9.根据权利要求8所述的富集筛选机构，其特征在于：所述的网线(23)的厚度为20μm～200μm。
10.根据权利要求1所述的富集筛选机构，其特征在于：所述的筛孔(22)的横截面面积为10～6000μm2。
11.根据权利要求10所述的富集筛选机构，其特征在于：所述的筛孔(22)的横截面面积为20～3000μm2。
12.根据权利要求1所述的富集筛选机构，其特征在于：相邻两层所述的多孔道网状基体(20)的间距为0.1～10mm。
13.根据权利要求1所述的富集筛选机构，其特征在于：所述的多孔道网状基体(20)的个数为2～30个。
14.根据权利要求1所述的富集筛选机构，其特征在于：所述的筛孔(22)的横截面的形状为正方形、长方形、三角形、多边形、圆形、平行四边形、梯形的一种或多种。
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| CN201820790860.3U Active CN208362321U (zh) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 一种用于捕获目标细胞或生物分子的富集筛选机构 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN208362321U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109874316A (zh) * | 2018-05-25 | 2019-06-11 | 昆山汇先医药技术有限公司 | 用于从样本中富集筛选目标物例如细胞、细菌或生物分子的装置 |
| WO2019223214A1 (zh) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | 昆山汇先医药技术有限公司 | 用于从样本中富集筛选目标物例如细胞、细菌或生物分子的装置 |
-
2018
- 2018-05-25 CN CN201820790860.3U patent/CN208362321U/zh active Active
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| WO2019223214A1 (zh) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | 昆山汇先医药技术有限公司 | 用于从样本中富集筛选目标物例如细胞、细菌或生物分子的装置 |
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