JP2017537772A - サンプルを含むマイクロ液滴を取り扱うための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
i)サンプルを含有する水溶液のマイクロ液滴を、油中で形成する工程であり、油及び水溶液の少なくとも一方がゲル化剤を含む、工程と、
ii)捕捉ゾーン内に事前に配列されている表面張力トラップによって、マイクロ液滴を捕捉する工程と、
iii)捕捉ゾーン内の油の少なくとも一部及び捕捉されたマイクロ液滴の少なくとも一部の少なくとも一方をゲル化する工程とを含む
方法を提供する。
− 工程iii)は、マイクロ液滴を除いて、捕捉ゾーンの油の少なくとも一部をゲル化することにあること。
− 工程iii)は、捕捉ゾーン内のマイクロ液滴を取り囲む油を除いて、マイクロ液滴の少なくとも一部をゲル化することにあること。
− サンプルは、1種又は複数の細胞、とりわけ細胞のスフェロイド、分子を捕捉する1種又は複数のビーズであって、とりわけプラスチック製であるビーズ、又は1種又は複数の分子のうちの1つであること。
− 工程iii)は、捕捉されたマイクロ液滴内におけるサンプルの、とりわけ細胞の沈降後、特に、スフェロイドの形成後に行われること。
− 工程iii)は、捕捉されたマイクロ液滴内におけるサンプルの沈降前に行われること。
− この方法が、
iv)ゲル化したマイクロ液滴を取り囲む油を水溶液と置き換える
ことにある工程を更に含むこと。
− 油と置き換わる水溶液は生化学溶液を含有し、この生化学溶液は、好ましくは1種又は複数のpH緩衝剤又は生理食塩水緩衝剤、1種又は複数の栄養素、1種又は複数の成長因子、サイトカイン、1種又は複数の抗体、1種又は複数の抗原、とりわけ医薬品の1種又は複数の分子、1種又は複数の細胞、脂質、とりわけ単量体型又は多糖型の炭水化物、アミノ酸及び/又はタンパク質のうちの少なくとも1つを含むこと。
− 捕捉ゾーンが表面張力トラップを含むマイクロ流体チップによって形成されていること。
− 工程i)は、
a)サンプルと、必要に応じてゲル化剤とを含有する水溶液を捕捉ゾーンの上流のゾーンに注入し、
b)サンプルを含有する水溶液を捕捉ゾーンの出口に向かって追い出すために、必要に応じてゲル化剤を含有する油を捕捉ゾーンの上流のゾーンに、サンプルを含有するマイクロ液滴を形成するように注入し、その後、
c)マイクロ液滴を捕捉ゾーンに移動させ、捕捉ゾーンにおいてマイクロ液滴を捕捉する
ことにあること。
− 工程i)及び工程ii)は、
− サンプルと、必要に応じてゲル化剤とを含有する水溶液で捕捉ゾーンを充填し、その後、
− サンプルを含有する水溶液を捕捉ゾーンの出口に向かって追い出すために、捕捉ゾーンに、必要に応じてゲル化剤を含有する油を注入し、表面張力トラップが、サンプルを含有するマイクロ液滴の破砕が表面張力トラップで可能となるように適合されている
ことにある作業を行うことによって、捕捉ゾーンにおいて同時に行われること。
− 工程iii)は、
− マイクロ液滴及び/又は油を冷却又は加熱すること、
− 化学ゲル化剤を含有する溶液を注入すること、
− マイクロ液滴及び/又は油を、ゲル化を引き起こす光、とりわけUV光に曝露すること
のうちの少なくとも1つにあること。
− 油が界面活性剤を含有し、この方法が、工程iv)の前に界面活性剤を洗浄する工程を好ましくは含むこと。
− この方法が、マイクロ液滴の所望の形状に応じて表面張力トラップの形状を選択する工程を、工程i)の前に含むこと。
− 捕捉ゾーン及びトラップは、
− 平坦な底部を有する捕捉されたマイクロ液滴を形成する、又は
− 平坦ではない、とりわけ湾曲状、好ましくは凸状の底部を有する捕捉されたマイクロ液滴を形成する
ように選択されること。
− この方法が、工程iii)においてゲル化したマイクロ液滴の少なくとも一部を非ゲル化することにある工程v)を、工程iii)に続いて、好ましくは工程iv)に続いて含むこと。
− この方法が、非ゲル化したマイクロ液滴及び/又はこれらの非ゲル化したマイクロ液滴に含有されるサンプルを捕捉ゾーンから排出することにある工程vi)を、工程v)に続いて含むこと。
− この方法が、捕捉されたマイクロ液滴、ゲル化したマイクロ液滴又は非ゲル化したマイクロ液滴の少なくとも一部に含有されるサンプルに刺激を与える工程を含むこと。
− この方法が、その周りで油がゲル化しているマイクロ液滴を捕捉ゾーンに保持するだけのために、その周りで油がゲル化していないマイクロ液滴を捕捉ゾーンから追い出すことにある工程を、工程iii)に続いて含むこと。
− サンプルを含有するマイクロ液滴を形成するための手段と、
− 所定の位置でマイクロ液滴を捕捉するための捕捉ゾーン、とりわけ、マイクロ流体チップと、
− 捕捉されたマイクロ液滴及び/又は油の少なくとも一部をゲル化するための手段と
を含む、デバイスに関する。
− 1種又は複数の細胞を含有する液体水溶液のマイクロ液滴を、油中で形成する工程であって、油及び/又は水溶液がゲル化剤を含む、工程、
− 捕捉ゾーン内に事前に配列されている表面張力トラップによって、液体マイクロ液滴を捕捉する工程、並びに
− 油及び捕捉されたマイクロ液滴の少なくとも一部の少なくとも一方をゲル化する工程にある。
− たとえば、その内容が参照により本明細書中に組み込まれるS.L. Anna、N. Bontoux及びH.A. Stone、「Formation of dispersions using ‘Flow−Focusing’ in microchannels」、Appl. Phys. Lett. 82、364頁(2003)に記載されている「流れ集中(flow−focusing)」と称される方法、
− たとえば、その内容が参照により本明細書中に組み込まれるT. Thorsen、R. W. Roberts、F. H. Arnold et S. R. Quake、「Dynamic pattern formation in a vesicle−generating microfluidic device」、Phys. Rev. Lett. 86、4163〜4166頁(2001)に記載されている「T−結合(T−junction)」法、又は
− たとえば、その内容が参照により本明細書中に組み込まれる出願FR−A−2958186に記載されている「閉じ込め勾配(confinement gradient)」法。
− 細胞を含有するハイドロゲルマイクロ液滴を形成するための手段と、
− 所定の位置でハイドロゲルマイクロ液滴を捕捉するための捕捉ゾーン、とりわけ、マイクロ流体チップと、
− 捕捉されたマイクロ液滴の少なくとも一部をゲル化するための手段とを含むデバイスにおいて容易に実施することができる。
12 表面張力トラップ
14 マイクロ液滴
16 生体細胞
18 矢印
20 ハイドロゲル溶液
21 稲妻
22 流れ
Claims (26)
- サンプル(16)を含むマイクロ液滴(14)を、マイクロ流体系において取り扱うための方法であって、
i)サンプル(16)を含有する水溶液のマイクロ液滴(14)を、油中で形成する工程であって、油及びサンプル(16)を含有する水溶液の少なくとも一方がゲル化剤を含む、工程と、
ii)捕捉ゾーン(10)内に事前に配列されている表面張力トラップ(12)によって、マイクロ液滴(14)を捕捉する工程と、
iii)捕捉ゾーン内の油の少なくとも一部及び捕捉されたマイクロ液滴(14)の少なくとも一部の少なくとも一方をゲル化する工程と
を含む方法。 - 工程iii)が、捕捉ゾーン内の油の少なくとも一部をゲル化することにある、請求項1に記載の方法。
- 工程iii)が、マイクロ液滴の少なくとも一部をゲル化することにある、請求項1に記載の方法。
- サンプル(16)が、1種又は複数の細胞、とりわけ細胞のスフェロイド、分子を捕捉する1種若又は複数のビーズであって、とりわけプラスチック製であるビーズ、又は1種又は複数の分子のうちの1つである、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 工程iii)が、捕捉されたマイクロ液滴(14)内におけるサンプル(16)の、とりわけ細胞の沈降後、特に、スフェロイドの形成後に行われる、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 工程iii)が、捕捉されたマイクロ液滴(14)内におけるサンプル(16)の沈降前に行われる、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- iv)ゲル化したマイクロ液滴(14)を取り囲む油を水溶液と置き換える
ことにある工程を更に含む、
請求項3と組み合わせる、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。 - 油と置き換わる水溶液が生化学溶液を含有し、生化学溶液が、好ましくは1種又は複数のpH緩衝剤又は生理食塩水緩衝剤、1種又は複数の栄養素、1種又は複数の成長因子、サイトカイン、1種又は複数の抗体、1種又は複数の抗原、とりわけ医薬品の1種又は複数の分子、1種又は複数の細胞、脂質、とりわけ単量体型又は多糖型の炭水化物、アミノ酸及び/又はタンパク質のうちの少なくとも1つを含む、請求項7に記載の方法。
- 捕捉ゾーンが、表面張力トラップ(12)を含むマイクロ流体チップ(10)によって形成されている、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(i)が、
a)サンプル(16)と、必要に応じてゲル化剤とを含有する水溶液を捕捉ゾーン(10)の上流のゾーンに注入し、
b)サンプル(16)を含有する水溶液を捕捉ゾーン(10)の出口に向かって追い出すために、必要に応じてゲル化剤を含有する油を捕捉ゾーンの上流のゾーンに、サンプル(16)を含有するマイクロ液滴(14)を形成するように注入し、その後、
c)マイクロ液滴(14)を捕捉ゾーン(10)に移動させ、捕捉ゾーン(10)においてマイクロ液滴(4)を捕捉する
ことにある、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。 - 工程i)及び工程ii)が、
− サンプル(16)と、必要に応じてゲル化剤とを含有する水溶液で捕捉ゾーン(10)を充填し、その後、
− サンプル(16)を含有する水溶液を捕捉ゾーン(10)の出口に向かって追い出すために、捕捉ゾーン(10)に、必要に応じてゲル化剤を含有する油を注入し、表面張力トラップ(12)が、サンプル(16)を含有するマイクロ液滴(14)の破砕が表面張力トラップ(12)で可能となるように適合されている
ことにある作業を行うことによって、捕捉ゾーン(10)において同時に行われる、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。 - 工程iii)が、
− マイクロ液滴(14)及び/又は油を冷却又は加熱すること、
− 捕捉ゾーンに化学ゲル化剤を含有する溶液を注入すること、
− マイクロ液滴(14)及び/又は油を、ゲル化を引き起こす光、とりわけUV光に曝露すること
のうちの少なくとも1つにある、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。 - 油が界面活性剤を含有し、工程iv)の前に界面活性剤を洗浄する工程を好ましくは含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- マイクロ液滴(14)の所望の形状に応じて表面張力トラップ(12)の形状を選択する工程を、工程i)の前に含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 捕捉ゾーン及びトラップが、
− 平坦な底部を有する捕捉されたマイクロ液滴(14)を形成する、又は
− 平坦ではない、とりわけ湾曲状、好ましくは凸状の底部を有する捕捉されたマイクロ液滴(14)を形成する
ように選択される、請求項14に記載の方法。 - 工程iii)においてゲル化したマイクロ液滴(14)の少なくとも一部を非ゲル化することにある工程v)を、工程iii)に続いて、好ましくは工程iv)に続いて含む、請求項1又は3と組み合わせる、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
- 非ゲル化したマイクロ液滴(14)及び/又はこれらの非ゲル化したマイクロ液滴(14)に含有されるサンプル(16)を捕捉ゾーン(10)から排出することにある工程vi)を、工程v)に続いて含む、請求項16に記載の方法。
- 捕捉されたマイクロ液滴、ゲル化したマイクロ液滴又は非ゲル化したマイクロ液滴(14)の少なくとも一部に含有されるサンプル(16)に刺激を与える工程を含む、請求項1から17のいずれか一項に記載の方法。
- その周りで油がゲル化していないマイクロ液滴を捕捉ゾーンから追い出すことにある工程を、工程iii)に続いて含む、請求項1又は2と組み合わせる、請求項1から18のいずれか一項に記載の方法。
- − サンプル(16)を含有するマイクロ液滴(14)を形成するための手段と、
− 所定の位置でマイクロ液滴(14)を捕捉するための捕捉ゾーン、とりわけ、マイクロ流体チップと、
− 捕捉したマイクロ液滴(14)及び/又は油の少なくとも一部をゲル化するための手段と
を含む、請求項1から19のいずれか一項に記載の方法を実施するためのデバイス。 - ゲル化手段が、捕捉ゾーン(10)に化学薬剤を注入するためのデバイスを含む、請求項20に記載のデバイス。
- ゲル化したハイドロゲルマイクロ液滴(14)の少なくとも一部及び/又はゲル化した油の一部を非ゲル化するための手段も含む、請求項21に記載のデバイス。
- マイクロ液滴を捕捉するためのゾーン、特にマイクロ流体チップ(10)と、それぞれがサンプル(16)を含み、捕捉ゾーン(10)に捕捉されている、好ましくは凍結保存されているゲル化したマイクロ液滴(14)とを含むゲル化したマイクロ液滴の生成物。
- ゲル化マイクロ液滴が、流体中、好ましくは水溶液中又は油中に浸漬され、流体及びマイクロ液滴(14)が、好ましくは凍結保存されている、請求項23に記載の生成物。
- マイクロ液滴を捕捉するためのゾーン、特に、マイクロ流体チップ(10)と、それぞれがサンプル(16)を含み、捕捉ゾーン(10)に捕捉されているマイクロ液滴(14)とを含むマイクロ液滴の生成物であって、マイクロ液滴(14)が、ゲル化した油に浸漬され、マイクロ液滴(14)及びゲル化した油が、好ましくは凍結保存されている、マイクロ液滴の生成物。
- サンプル(16)が、哺乳類細胞、好ましくは、ヒト細胞以外の哺乳類からの細胞、細菌、酵母、若しくはバイオプロセスで使用する他の細胞、分子、又は分子を表面で捕捉するビーズである、請求項23から25のいずれか一項に記載の生成物。
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