CN106148160A - 细胞分离装置和细胞分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种细胞分离装置，该装置包括：芯片，芯片中设置有多个毛细通道；连接部，连接部与芯片连接，连接部中设置有多个通孔，多个毛细通道与多个通孔一一对应并且连通。本发明还公开一种利用该细胞分离装置进行细胞分离的方法。利用该装置和/方法进行细胞分离，操作简单方便，成功率高，所需时间少，能够提高细胞活性，保证细胞状态良好，减少细胞污染。

Description

细胞分离装置和细胞分离方法

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体的，本发明涉及一种细胞的分离装置和一种细胞的分离方法。

背景技术

目前生物学的发展已经进入了大数据时代。单细胞测序技术研究显得越来越来重要。

进行单细胞测序面临最大的挑战是从细胞悬浮液(细胞悬液)中获得细胞状态、生化活性良好的单细胞。常见的单细胞分选方法有流式细胞仪分选和口吸器分选两种方法。

流式细胞仪分选主要针对一次分选大量的单细胞，如96孔板和384孔板。优点是分选时间短，只需要几分钟就可以完成。但是流式细胞仪分选也有局限：一是需要大量的起始样品体积，样品体积太少不能进行流式分选；二是需要特异性靶蛋白抗体，没有对应的抗体就不能分选相应的细胞；三是如果细胞悬浮液中目的细胞数量少，利用流式细胞仪分选就会容易造成假阳性，导致假阳性数据。

口吸器分选单细胞方法主要针对一次分选少量单细胞，但是操作步骤繁琐，操作时间过长容易造成细胞污染、细胞死亡或活性降低。另外，使用口吸法进行单细胞挑选不容易分选到单细胞，容易将口吸到的细胞吹到装有裂解液的PCR管壁上，导致细胞死亡，或者由于分选时间过长，导致细胞状态和生化活性不好，且长时间在显微镜下挑选单细胞容易造成眼睛疲劳，对眼睛伤害很大。

由此，目前分离单细胞的手段仍有待改进。

发明内容

本发明旨在解决上述问题至少之一和/或提供一种商业途径。本发明提出了一种细胞分离装置和方法，由此，进行少量单细胞分选时，能够缩短分选细胞时间，提高细胞活性，保证细胞状态良好，降低污染，提高实验成功率。

依据本发明的一方面，本发明提供一种能够有效分离单细胞的细胞分离装置，根据本发明的实施例，该装置包括：芯片，芯片中设置有多个毛细通道，连接部，连接部与芯片连接，连接部中设置有多个通孔，多个毛细通道与多个通孔一一对应并且连通。

根据本发明的实施例的细胞分离装置包括芯片和连接部，结构简单，并且在进行细胞分离时，芯片中的每个毛细通道的一端既可以作为细胞悬液的入口，同时也可以作为收集细胞悬液的出口端。细胞悬液通过毛细作用从毛细通道进入毛细通道中，当观察到该毛细通道中的细胞数量达到目标数量时，通过在与该毛细通道相连通的通孔施加外力，例如利用吸耳球吹出毛细通道中的细胞悬液，可以在毛细通道一端收集细胞。该装置芯片中可以设置多个毛细通道，能够配合常见的细胞板，如96孔板、384孔板等，分离细胞所需的时间短，获得单细胞的成功率高。

根据本发明的实施例，上述细胞分离装置还可以下列附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述芯片具有梳齿部，所述梳齿部包括多个凸齿，所述毛细通道具有毛细通道第一端和毛细通道第二端，所述通孔具有通孔第一端和通孔第二端，所述通孔第一端与所述毛细通道第二端相连，所述毛细通道第一端设置在所述梳齿部中。在本发明的一个实施例中，芯片外观如电泳梳子，芯片厚度为1mm，芯片中的多个毛细通道互相平行，每个毛细通道第一端位于梳齿上，即凸齿上。调整梳齿的疏密，即设置梳齿的间距，能够与承载细胞悬液的24孔板、96孔板或者384孔板配套，将各毛细通道的第一端即将各梳齿置入孔板的一行或者一列孔中时，能够实现一次获得多个单细胞。

根据本发明的一个实施例，所述芯片包括至少两张层叠粘合的面板。根据本发明的一个实施例，所述芯片包括三张层叠粘合的面板。本实施例对面板的粘合方式不作限制，例如可以使用粘合剂密封住两张面板相对的两面，相对的两面中的至少一面蚀刻有微通道，使得粘合形成的芯片中有毛细通道。

根据本发明的一个实施例，所述毛细通道的长度至少15mm。例如，毛细通道的横截面积为0.02mm²，毛细通道长为20mm，当将梳齿置入到承载细胞悬液的384孔板中时，细胞悬液能够通过毛细作用进入毛细通道中，而且能够保证该毛细作用不会使液面上升到毛细通道第二端与通孔第一端的连接处。

根据本发明的一个实施例，所述连接部与所述芯片可拆卸地连接。可拆卸连接方式能使该装置的存放和使用更加灵活方便。该实施例对连接部的形状不作限制，只要能够与芯片连接，使其上的通孔与芯片中毛细通道一一对应就行。

根据本发明的一个实施例，所述通孔为截头圆锥体，所述通孔第一端的直径小于所述通孔第二端的直径。设置通孔第二端的直径大小以配合外力施加部件，例如第二端的直径为2mm以配合吸耳球的嘴部。由此，可以进一步提高分离细胞尤其是分离单细胞的效率。

根据本发明的一个实施例，所述毛细通道的横截面为圆形，所述通孔第一端的直径不小于所述毛细通道的横截面的直径。由此，利于施加的外力的传达，可以进一步提高分离细胞尤其是分离单细胞的效率。

根据本发明的一个实施例，所述毛细通道的横截面为长方形，所述通孔第一端的直径不小于所述毛细通道的横截面的长边。由此，以利于施加的外力的传达，可以进一步提高分离细胞尤其是分离单细胞的效率。

依据本发明的另一方面，本发明提供一种细胞分离方法，该方法包括：将前述任一实施方式中的装置的芯片的毛细通道置于细胞悬液中，例如将毛细通道第一端置入细胞悬液中，以使细胞悬液进入毛细通道中；确定毛细通道中细胞的数量；当毛细通道中的细胞数量为目标个数时，通过在相应的通孔施加外力，以从该毛细通道获得细胞。前述对本发明的装置的技术特征和优点的描述，同样适用本发明这一方面的方法，在此不再赘述。通过本发明这一方面的装置和/或方法分离细胞，操作简单方便，不需特殊培训即可上手操作，能够缩短分选细胞时间，提高细胞活性，保证细胞状态良好，提高实验成功率。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的细胞分离装置的拆分图。

图2是根据本发明一个实施例的细胞分离装置的立体图。

图3是根据本发明一个实施例的细胞分离装置的侧视图。

图4是根据本发明一个实施例的细胞分离装置的后视图。

图5是图2的V部分的放大示意图。

图6是图2的V部分的放大前视图。

图7是图4的VI部分的放大示意图。

图8是根据本发明一个实施例的细胞分离装置的芯片的组装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

所述实施方式在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本文中的“单细胞”指单个或者微量细胞。

在本文中所使用的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上游”、“下游”、“之前”、“之后”等指示的方位或位置关系为基于溶液流向或者步骤反应方向，如附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“顺序连接”、“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1～4，该具体实施方式提供一种细胞分离装置10，由芯片100镶嵌于连接部200中组成。在进行细胞分离时，芯片100中的每个毛细通道第一端1011既为细胞悬液的入口端，同时也为收集细胞悬液的出口端，细胞悬液通过毛细作用从毛细通道第一端1011进入毛细通道101中，当观察到该毛细通道101中的细胞数量为目标数量时，通过在与该毛细通道101相连通的通孔第二端2012施加外力，例如利用吸耳球吹出毛细通道101中的细胞悬液，在毛细通道第一端1011收集细胞。该装置芯片100中设置有多个毛细通道101，能够配合常见的细胞板，如96孔板、384孔板等，分离细胞所需的时间短，获得单细胞的成功率高。利用装置10分离细胞，操作简单方便，不需特殊培训即可上手操作，能够缩短分选细胞时间，提高细胞活性，保证细胞状态良好，提高实验成功率。

如图1所示，连接部200与芯片100的连接是可拆卸连接。可拆卸连接方式能使该装置10的存放更加方便，使用更加灵活。

该具体实施方式中的芯片100外观如电泳梳子，芯片100厚度为1mm，芯片100中的多个毛细通道101互相平行，每个毛细通道第一端1011位于梳齿V上，即凸齿V上。调整梳齿V的疏密，即设置梳齿V的间距，能够与承载细胞悬液的24孔板、96孔板或者384孔板配套，将各毛细通道第一端1011即将各梳齿V置入孔板的一行或者一列孔中时，能够实现一次获得多个单细胞。

毛细通道101的长度一般不小于15mm。例如，毛细通道101的横截面积为0.02mm²，毛细通道101长为20mm，当将梳齿V置入到承载细胞悬液的384孔板中时，细胞悬液能够通过毛细作用进入毛细通道101中，而且能够保证该毛细作用不会使液面上升到毛细通道第二端1012与通孔第一端2011的连接处。如图1～2和图8所示，为与384孔板完全配套，芯片100总长度为83.5mm，宽为10mm，每个芯片100由面板103和面板105粘合组成，面板103上蚀刻有平行通道，与面板105封合后使得形成的芯片100具有16个毛细通道101，芯片100上总共有16个梳齿V，由于梳齿V主要为配合承载细胞悬液的多孔板来设置，所以以下也将梳齿V称为吸样头V。结合图5～6，相邻两个吸样头V中心点之间的距离为1.5mm，每个吸样头V宽是3mm，长为10mm。毛细通道第一端1011为吸样口，吸样口同时也是出样口，吸样口的长为0.2mm，宽为0.1mm。

参阅图1～4和图7，为与芯片100配套，制备的连接部200的总长度为93.5mm，宽为20mm，左右两边的框条宽为6mm，连接部200总共有16个通孔201，由于通孔201的设置主要考虑施加外力时能收集到细胞悬液，所以以下将也通孔201称为吹样孔201，相邻两个吹样孔201中心点之间的距离为4.5mm。通孔201为截头圆锥体，通孔第一端2011为小圆端，通孔第二端2012为大圆端，设置大圆端2012的直径以配合外力施加部件，例如大圆端2012的直径为2mm以配合吸耳球的嘴部。如图4和图7所示，吹样孔201形状为锥形体，外径即通孔第二端2012的直径为2mm，内径即通孔第一端2011的直径为0.2mm，内径与毛细通道101相连通，即通孔第一端2011与毛细通道第二端1012相连通。

如图5所示，该实施方式中的毛细通道101的横截面为长方形，通孔第一端2011的直径等于毛细通道101的横截面的长边，以利于施加的外力的传达。

芯片100可以通过至少两张面板粘合而成，该实施方式对面板的粘合方式不作限制，例如可以使用粘合剂密封住两张面板相对的两面，相对的两面中的至少一面蚀刻有微通道，使得粘合形成的芯片中有毛细通道。图8显示芯片100由2张面板面板103和面板105粘合形成，面板103上蚀刻有剖开的毛细通道101，与面板105的相对的一面重叠粘合形成具有毛细通道101的芯片100。

利用该装置10进行单细胞分离时，将芯片100的毛细通道第一端1011插入到装有细胞悬浮液的384孔板中，在毛细作用下，通过毛细通道第一端1011细胞悬液就会被吸入到毛细通道101中，通过显微镜观察，判断细胞的个数和质量，如果细胞是分离的的且细胞数量为目标个数，例如观察到毛细通道101中的细胞为想要获得的单个细胞，通过吸耳球往通孔201吹气，把毛细通道101中的细胞吹到装有细胞裂解液的PCR管，进行后续实验。实施例：分选6个hela单细胞

以下Hela细胞、细胞裂解液和PCR试剂盒均通过常规市售获得。

1.制备hela细胞悬浮液90ul。

2.按下表配制6个PCR管细胞裂解液：

3.分别取5ul的细胞悬浮液于384孔板的16个孔中，然后将分离单细胞的装置10的芯片100的吸样头V插入到对应的384孔板中，在毛细作用下，细胞悬液就会通过毛细通道第一端1011被吸到芯片100的毛细通道101中。把吸附有细胞悬浮液的芯片100放置于显微镜下观察，判断芯片100的各个毛细通道101中细胞的个数和质量，如果任一毛细通道101中是单细胞，就利用吸耳球对着通孔201将毛细通道101中的细胞悬液吹到装有细胞裂解液的PCR管，直到分选完6个单细胞，最后进行后续实验。

Claims (10)

1.一种细胞分离装置，其特征在于，包括，

芯片，所述芯片中设置有多个毛细通道，

连接部，所述连接部与所述芯片连接，所述连接部中设置有多个通孔，所述多个毛细通道与所述多个通孔一一对应并且连通。

2.权利要求1的细胞分离装置，其特征在于，所述芯片具有梳齿部，所述梳齿部包括多个凸齿，

所述毛细通道具有毛细通道第一端和毛细通道第二端，

所述通孔具有通孔第一端和通孔第二端，所述通孔第一端与所述毛细通道第二端相连，

所述毛细通道第一端设置在所述梳齿部中。

3.权利要求1的细胞分离装置，其特征在于，所述芯片包括至少两张层叠粘合的面板。

4.权利要求3的细胞分离装置，其特征在于，所述芯片包括三张层叠粘合的面板。

5.权利要求1的细胞分离装置，其特征在于，所述毛细通道的长度至少15mm。

6.权利要求1的细胞分离装置，其特征在于，所述连接部与所述芯片可拆卸地连接。

7.权利要求2的细胞分离装置，其特征在于，所述通孔为截头圆锥体，所述通孔第一端的直径小于所述通孔第二端的直径。

8.权利要求7的细胞分离装置，其特征在于，所述毛细通道的横截面为圆形，所述通孔第一端的直径不小于所述毛细通道的横截面的直径。

9.权利要求7的细胞分离装置，其特征在于，所述毛细通道的横截面为长方形，所述通孔第一端的直径不小于所述毛细通道的横截面的长边。

10.一种细胞分离方法，其特征在于，包括，

将1-9任一细胞分离装置的芯片中的毛细通道置于细胞悬液中，以使细胞悬液进入所述毛细通道中；

确定所述毛细通道中的细胞数量；

在所述细胞数量达到目标个数时，在所述通孔施加外力，以便通过所述毛细通道获得所述细胞。