CN107442186B - 微流控芯片、基于微流控芯片的分析装置及分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微流控芯片，其设置有微流通道，过滤元件和检测区域，所述过滤元件设置于所述微流通道内，用于过滤液体样本使含有目标微粒的液体流入所述检测区域。本发明还涉及一种基于微流控芯片的分析装置，其包括上述微流控芯片以及检测分析单元，所述检测分析单元用于对检测区域进行检测分析以获得所述目标微粒的生物信息。另外，本发明涉及一种对所述液体样本中的目标微粒进行分析的方法。

Description

微流控芯片、基于微流控芯片的分析装置及分析方法

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片及其应用，属于生物检测领域。

背景技术

生物样本，例如外泌体可携带多种蛋白质、mRNA、miRNA，参与细胞通讯、细胞迁移、血管新生和肿瘤细胞生长等过程。目前外泌体的检测方法主要包括酶联免疫吸附测定(ELISA)和流式细胞仪，外泌体分离提纯的方式包括超速离心法、密度梯度离心、磁珠免疫法、PEG-base沉淀法和流式细胞仪。

酶联免疫吸附测定灵敏度低、耗时长且操作繁琐，对检测外泌体存在一定的局限性。

超速离心法是目前外泌体提纯最常用的方法，操作简单获得的外泌体的数量较多，但过程费时且回收率不稳定，纯度也受到质疑，此外，重复离心操作还有对外泌体造成损害，从而降低其质量。

密度梯度离心法分离得到的外泌体纯度较高，但是前期的准备工作繁琐，耗时以及量少，另外对离心时间非常敏感。

磁珠免疫法保证外泌体形态的完整，特异性高、操作简单、不需要昂贵的仪器设备，但是非中性pH和非生理性盐浓度会影响外泌体生物活性。

PEG-base沉淀法其原理与竞争性结合游离水分子有关。利用PEG沉淀外泌体存在不少问题：比如纯度和回收率低，杂蛋白较多，颗粒大小不均一，产生难以去除的聚合物，另外PEG-base中采用的物理作用例如机械力或者Tween-20等化学添加物将会破坏外泌体等，因此容易受到质疑。

在上述方法中，能同时检测并且提纯外泌体的只有流式细胞仪。然而，流式细胞仪通常用于细胞分析和细胞筛选。对于尺寸比细胞小得多的外泌体，流式细胞仪的效率和灵敏度都会大大降低。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种微流控芯片，其设置有微流通道，所述微流控芯片还设置有过滤元件和检测区域，所述过滤元件设置于所述微流通道内，用于过滤液体样本使含有目标微粒的液体流入所述检测区域。

在一优选的实施例中，所述过滤元件为多孔膜，所述多孔膜的孔径为200-250nm。

在一优选的实施例中，还包括至少一液体通道与所述微流通道连接，所述至少一液体通道用于通入至少含有标记物的液体以标记所述目标微粒使含有标记物的目标微粒的液体流入所述检测区域。

在一优选的实施例中，所述标记物包括荧光试剂，所述荧光试剂选自有机荧光分子、荧光脂质体、量子点和纳米金的一种或几种组合，所述标记物与所述目标微粒相连接实现所述目标微粒的标记。

在一优选的实施例中，所述液体样本为癌症患者的体液，所述目标微粒为癌细胞的外泌体，所述目标微粒的表面连接含有肿瘤特异性抗体的量子点。

在一优选的实施例中，所述至少一液体通道还用于通入含有纳米磁珠的液体，所述含有纳米磁珠的液体用于识别并捕捉所述目标微粒以使所述目标微粒在所述检测区域被检测到，所述微流控芯片还包括一分离单元，所述分离单元包括一电磁控制系统，所述电磁控制系统用于吸引所述目标微粒集中于所述至少一液体通道的预设位置，以富集分离所述目标微粒。

一种分析装置，其包括：上述微流控芯片；以及检测分析单元，所述检测分析单元用于对所述微流控芯片的检测区域检测分析是否存在所述目标微粒。

在一优选的实施例中，所述检测分析单元将光导向所述检测区域以检测出是否存在所述目标微粒，所述检测分析单元还设置有成像装置，用于对检测到的所述目标微粒进行实时的拍照成像。

在一优选的实施例中，所述分析装置还包括分离单元，所述分离单元包括一电磁控制系统，所述电磁控制系统用于吸引检测到的所述目标微粒集中于预设位置，以富集分离所述目标微粒。

一种对液体样本中的目标微粒进行分析的方法，包括如下步骤：

提供液体样本及微流控芯片，所述微流控芯片具有微流通道，过滤元件及检测区域；

使用所述过滤元件过滤所述液体样本，使含有目标微粒的液体流入所述微流通道并进入检测区域；以及

使用检测分析单元对所述检测区域进行检测分析是否存在所述目标微粒。

在一优选的实施例中，还包括富集分离步骤，所述微流控芯片通入含有纳米磁珠的液体，通过磁场将表面连接有所述纳米磁珠的目标微粒集中于预设位置，以富集分离所述目标微粒。

相较现有技术，本发明提供的微流控芯片设置有微流通道、过滤元件以及检测区域，采用过滤元件对所述液体样本进行过滤，过滤之后的液体含有目标微粒进入检测区域，可以直接对所述检测区域进行目标微粒检测，该微流控芯片实现微流控制以及可以直接进行检测。

另外，本发明提供了基于微流控芯片的分析装置，利用分析装置的检测分析单元对所述微流控芯片内的目标微粒的生物信息进行检测分析。该分析装置提高了所述目标微粒的检测精度以及分离效率，并且该分析装置实现了目标微粒的检测与分离一体化的功能。

在本发明中，所述目标微粒为癌细胞的外泌体，利用该分析装置可筛选出特异性的癌细胞的外泌体。另外，分析装置集成了微流控芯片以及检测分析单元，实现了该分析装置的高度集成化以及自动化并且该分析装置的体积较小、操作简易方便。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点更能明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中:

图1是本发明的实施例提供的基于微流控芯片的分析装置的结构示意图；

图2为本发明的实施例提供的微流控芯片内缓冲液以及含有目标微粒的液体形成鞘流以及层流的示意图；

图3为本发明的实施例提供的对液体样本中的目标微粒进行分析的方法流程图。

主要元件符号说明

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明中所使用的肿瘤被定义为大量异常增长的细胞。对本发明有用的肿瘤包括但不限于前列腺癌、乳腺癌、肺癌、结肠癌、胃癌、子宫内膜癌、肝癌、食道癌、膀胱癌、口腔癌、甲状腺癌、胰腺癌、视网膜和皮肤癌，优选为胰腺癌。

“肿瘤样本”指的是在患者体内切除肿瘤之前或之后所取出的样本。

在本发明中“液体样本”称为“肿瘤样本”，“液体样本”可以选自患者的任何组织、细胞、细胞提取物、唾液、尿液、血清、全血、血浆浓缩以及附液体分离出来的任何析出物，例如从患癌受试者或者从健康志愿者分离出来到的样本。“液体样本”也可能是在实验条件下创建的细胞或细胞系，而不是直接从受试者身上分离出来。该受试者可以是人类、大鼠、小鼠、非人类灵长类动物、猫等等。

外泌体最早发现于体外培养的绵羊红细胞上清液中，是细胞主动分泌的大小均一、直径为40-100nm，密度为1.10-1.18g/ml的囊泡样小体。外泌体可携带多种蛋白质、mRNA、miRNA，参与细胞通讯、细胞迁移、血管生成和肿瘤细胞生长等过程。

外泌体是在正常以及病例条件通过细胞分泌，并含有各种膜蛋白以及细胞质蛋白，在外泌体中发现十大蛋白热休克蛋白8(HSPA8)、CD63抗原(CD63)、肌动蛋白、β(ACTB)，甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)、烯醇酶1、α(ENO1)、热休克蛋白90AA1(HSP90AA1)、CD9抗原(CD9)、CD81抗原(CD81)、酪氨酸3-单加氧酶/色氨酸5-单加氧酶激活蛋白、ζ多肽(YWHAZ)、丙酮酸激酶以及丙酮酸激酶(PKM2)。在本实施方式中，所述的外泌体的表面膜蛋白选自CD63抗原(CD63)、CD9抗原(CD9)以及CD81抗原(CD81)等。四旋蛋白是常见的外泌特征标志物，它们包括CD9、CD63和CD81的膜蛋白，四旋蛋白用于各种肿瘤和传染病的诊断。特别地，CD63⁺外泌体在黑色素瘤和其他癌症病人显著增加，CD63液称为癌症的蛋白质标志物。CD81用于丙型肝炎病毒感染的诊断标志物。

外泌体可以从癌症病人的尿液、血液以及血清样本(患者的体液)中提取。除了血清和尿，其他生物流体也可以作为外泌体的来源，特别是唾液中分离的外泌体证明含有胰腺癌的诊断生物标志物。每一种癌细胞都有特异的外泌体，在本实施方式中，所述癌细胞的特异的外泌体表面一般都有细胞共有的膜蛋白(如CD81、CD9以及CD63等)以及所携带的母癌细胞所有的特殊膜蛋白。

在本发明中，外泌体的表面膜蛋白例如CD81可以通过10nm的纳米磁珠进行特异性修饰，将该纳米磁珠与外泌进行预混并实现外泌体与纳米磁珠的结合。采用anti-CD9的绿色量子点与表面膜蛋白CD9进行抗体抗原反应可以特异性修饰CD9的表面膜蛋白。采用anti-CD63的红色量子点可以特异性修饰外泌体的CD63的表面膜蛋白。胰腺癌的特异性受体蛋白为Glypican-1，采用蓝色量子点可以特异性修饰Glypican-1形成肿瘤的特异性表达的抗体。Anti-CD63以及anti-CD9修饰的两种颜色量子点可以通过抗体-抗原反应在每一种外泌体上都可以检测到，当针对某一种癌细胞特异性的外泌体出现时，三种不同颜色的量子点都可以修饰在癌细胞的外泌体的表面。只有癌细胞的外泌体可以同时连接上红绿蓝三种不同颜色的量子点以及10nm的纳米磁珠，非特异性的外泌体最多只连接anti-CD63红色量子点以及anti-CD9绿色量子点，其他非特异性的外泌体连接单一的颜色量子点。基于上述原理，可以从含有外泌体的液体中将癌细胞的外泌体筛选出来。在本实施方式中，癌细胞的外泌体为目标微粒。

在本发明中，所述微流控芯片产品指的是用于检测分析生物或化学样品的分析装置，其通过微蚀刻等技术在芯片上形成微米级的微通道，以供给或混合多种样品溶液或试剂，从而使液体能够在通道内进行反应，并在检测区内进行信号检测。

层流是流体的一种流动状态，其特点是高动量扩散、低动量对流，压力和速度与时间无关。雷诺数(Reynolds number)一种可用来表征流体流动情况的无量纲数。Re＝ρvd/μ，其中v、ρ、μ分别为流体的流速、密度与黏性系数，d为特征长度。例如流体流过圆形管道，则d为管道的当量直径。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流。当流道的横截面尺寸(特征长度)很小的时候(微米尺度)，雷诺数通常<＜1,会在流道中形成层流。

在具体的实施方案中，所述层流通常采用微流控技术达成。微流控技术是指操纵流体流动，并且微流控的流道的特征尺度达到测试距离为1mm范围内的设备以及系统。微流控系统相比传统系统的优势在于能够更加迅速执行操作，而且液体资源的消耗少得多。

请参阅图1，所述基于微流控芯片的分析装置1包括进样单元10、微流控芯片20、检测分析单元30、控制单元40以及分离单元50。所述控制单元40分别连接所述检测分析单元30以及分离单元50，所述进样单元10连接所述微流控芯片20。所述基于微流控芯片20的分析装置1用于检测以及分离所述液体样本中的目标微粒。

在本发明中，所述微流控芯片20需要导入的溶液包括缓冲液、标记物、纳米磁珠以及液体样本。缓冲液为生理缓冲液，包括磷酸缓冲盐溶液(PBS，phosphate buffer saline)以及4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPBS,4-(2-Hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonicacid)。所述标记物为荧光试剂，荧光试剂选自有机荧光分子、荧光脂质体、量子点和纳米金的一种或几种组合，所述标记物通过共价键或非共价键与所述目标微粒相连接并实现所述目标微粒的标记。荧光试剂包括连接anti-CD63的红色量子点、连接anti-CD9的绿色量子点，癌症特异性抗体修饰的蓝色量子点(胰腺癌特异性的Glypican-1抗体)。纳米磁珠包括连接CD81表面膜蛋白的10nm的磁珠纳米颗粒。在本实施方式中，在外泌体表面包裹磁性微粒例如10nm尺度的磁珠，或者将磁性纳米颗粒引入细胞内部，从而使其带上磁性标签，当带有磁性标签的外泌体。流经磁场区域的时候，磁力使所述目标微粒偏离原来的运动轨道。由于不同的细胞大小、磁化率、流速的不同，细胞偏离原来的层流方向的程度的不同，从而将目标外泌体分离出来，在本发明中目标外泌体为癌细胞的外泌体。综上所述，微流控芯片上的磁性外泌体的分选可以实现对两种以及多种外泌体的分选，由于癌细胞的外泌体可以同时连接三种不同颜色修饰的量子点以及带有磁珠的纳米颗粒，当癌细胞的外泌体流经磁场区域时，运动方向发生改变，从而该癌细胞的外泌体被分离出来。

请再次参阅图1，所述进样单元10包括第一进样单元12、第二进样单元14以及第三进样单元16，第一进样单元12包括第一送液泵121以及第一储液池122，第二进样单元14包括第二送液泵141以及第二储液池142，第三进样单元16包括第三送液泵161以及第三储液池162。第一送液泵121与第一储液池122相连，第一送液泵121包括微流控泵，通过动力驱动装置驱动液体在所述微流控芯片20中流动。所述第一储液池122包括用注射器封装液体的装置，所述第一送液泵121通过一定的驱动力驱动第一储液池122中的液体定量/半定量在所述微流控芯片20流动。在本实施方式中，所述第一送液泵121用于输出缓冲液至所述微流控芯片20。准确控制液体的进样量是分离以及检测所述目标微粒的关键。所述液体的流速通过所述第一送液泵121进行控制，在本发明中，液体的流速设置小于1m/s。流体的流速越稳定越好，如果流速太大的话，以使目标微粒的检测与分离过程变得困难。

第二送液泵141与第二储液池142相连，第二送液泵141包括微流控泵，通过动力驱动装置驱动液体在微流道中流动，所述第二储液池142包括用注射器封装液体的装置，所述第二送液泵141通过一定的驱动力驱动第二储液池142中的液体定量/半定量在微流控芯片20中流动。在本实施方式中，所述第二送液泵141用于输出液体样本至所述微流控芯片20。

第三送液泵161与第三储液池162相连，第三送液泵225包括微流控泵，通过动力驱动装置驱动液体在微流道中流动，所述第三储液池162包括用注射器封装液体的装置，所述第三送液泵通过一定的驱动力驱动第三储液池中的液体定量/半定量在微流控芯片20中流动。在本实施方式中，所述第三送液泵161用于输出含有标记物的液体至所述微流控芯片20，所述标记物含有荧光试剂。

请再次参阅图1中，所述微流控芯片20包括第一进样口22、第二进样口24，第三进样口26，微通道23，过滤元件25、第一出样口28以及第二出样口29。所述微通道23包括第一液体通道231、第二液体通道232、混流通道233以及微流通道234。所述过滤元件25设置于微流通道234内靠近微流通道234入口的一端，在本实施方式中，经过过滤元件25过滤之后的液体样本含有目标微粒。所述第一进样口22连接所述第一储液池122并连接所述第一送液泵121，在本实施方式中，所述第一进样口22用于流入第一送液泵121输出的缓冲液。所述第二进样口24连接所述第二储液池142并连接所述第二送液泵141，在本实施方式中，所述第二进样口202用于流入第二送液泵141输出的液体样本。所述第三进样口25连接所述第三储液池162并连接所述第三送液泵161，在本实施方式中，所述第三进样口26用于流入第三送液泵161输出的含有标记物的液体。所述第三储液池162通过管道与所述微流控芯片20的第三进样口26连接。含有目标微粒的液体样本与所述含有标记物的液体在第二液体通道234混合并实现目标微粒的标记。含有标记物的液体、含有目标微粒的液体以及缓冲液在混流通道233混合。

所述标记物包括荧光试剂，所述荧光试剂选自有机荧光分子、荧光脂质体、量子点和纳米金的一种或几种组合。在本实施方式中，所述量子点选自anti-CD63的红色量子点、anti-CD9的绿色量子点以及肿瘤特异性抗体的蓝色量子点。肿瘤特异性抗体为Glypican-1用于特异性标记胰腺癌。所述第二液体通道还流入纳米磁珠，用于结合目标微粒并实现目标微粒的富集分离。纳米磁珠为10nm的纳米颗粒用于特异性修饰所述外泌体。所述标记物通过配体分子采用共价键与非共价键的方式与所述目标微粒连接并实现目标微粒的标记，所述共价键与非共价键的方式包括通过化学交联、物理交联、分子特异性作用以及抗原-抗体反应等方式。所述配体分子包括包括单克隆抗体、多克隆抗体、半抗原以及抗原的一种或多种组合。

过滤元件25设置在所述微流控芯片20内，所述过滤元件25包括分子筛以及多孔膜的一种或几种组合，在本实施方式中所述过滤元件25为多孔膜，多孔膜的孔径为200nm，用于过滤出孔径小于200nm的所述液体样本，包括大部分外泌体、自由基因以及自由蛋白。经过所述过滤元件25过滤之后的所述液体样本含有目标微粒，含有目标微粒的液体流入第二液体通道234与所述含有标记物的液体混合并在第二液体通道234内实现目标微粒的标记。

参阅图2，由于含有目标微粒的液体以及含有标记物的液体在混流通道233内混合之后形成层流(如图2箭头b所示)，而所述缓冲液进入混流通道233之后，该缓冲液无法与所述含有目标微粒的液体以及含有标记物的液体进行混合，另外缓冲液进入混流通道233之后可以形成鞘流液(如图2中的a箭头所示)，图2中c指的是目标微粒即癌细胞的外泌体。在本实施方式中，缓冲液与含有目标微粒的液体无法混合，缓冲液流入混流通道233产生鞘流(sheath flow)作用，所述鞘流是指流体在侧向挤压效应的作用下，形成类似入鞘形状的压缩流。而所述层流(图2中b箭头所示)包括所述目标微粒，如果所述鞘流液(图2中a箭头所示)从微通道233的两侧流入，鞘流液将混合之后的被标记物标记的目标微粒的液体隔离在同一平面(如图2所示)，便于进行所述目标微粒的检测以及富集分离。另外经过鞘流液的缓冲之后，被标记物标记的特异性性的癌细胞外泌体可以从所述第一出样口28排出，而大部分的非特异性外泌体以及所述缓冲液从所述第二出样口29排出。

所述检测分析单元30、控制单元40以及分离单元50搭配所述进样单元10以及微流控芯片20用于对所述液体样本的目标微粒进行检测以及分离。控制单元40分别与检测分析单元以及分离单元50连接。

所述检测分析单元30包括快速超高分辨率荧光实时成像系统以及成像软件(图未示)，所述超高速分辨率的镜头可以根据实际需要采用CMOS、CCD、或者光电二极管以及光电倍增管。所述检测分析单元30采用单一波长激发光，可以理解的是，单一波长的激发光为特定光源。所述检测分析单元30将所述特定光源的激发光导向微流控芯片20的混流通道233中流经的流体。在本实施例中，混流通道233中与检测分析单元30对应设置的位置为检测区域2331，该检测区域2331为混流通道233的一部分。该检测区域2331的材料选用透明材质，上述激发光透过该材料的表面照射到混流通道233中流经的流体。另外，检测区域2331的位置设在第一液体通道231以及第二液体通道232流经的两股流体的汇合点的下游。所述两股流体为缓冲液、混合之后的含有标记物的液体以及含有目标微粒的液体。所述目标微粒能够同时结合三种不同颜色的荧光量子点(包括癌细胞的特异性抗体修饰的量子点)以及纳米磁珠，另外流经的液体中还包括其他荧光试剂(单一颜色量子点)修饰的外泌体(普通细胞)，所述目标微粒为癌细胞的外泌体。当特定的单一波长的激发光导向检测区域2331中流经的液体时，目标微粒由于结合了三种不同颜色的荧光量子点，当其接收到特定的激发光的激发而发出不同颜色的光从而说明了目标微粒的出现。当超高速分辨率的荧光成像系统检测到检测区域2331中出现目标微粒的时候，所述成像软件通过荧光实时图像对所述目标微粒进行实时的荧光拍照与记录，并对目标微粒的数量进行定量分析。经过成像软件定量分析之后，产生对应的目标微粒的检测信号，并将该检测信号传递至所述控制单元40。而如果在检测区域2331中流经的流体中不含有目标微粒，则超高速分辨率的荧光成像系统无法检测到所述目标微粒的生物信息。在本实施方式中，所述检测单元30可以检测所述目标微粒的生物信息，该生物信息包括荧光信号。

所述控制单元40分别连接所述检测分析单元30以及分离单元50，在本实施方式中，所述控制单元40为快速分析计算系统，根据所述控制单元40获取的荧光实时图像进行快速分析。在本实施方式中，所述目标微粒被标记了三种不同颜色的荧光量子点包括胰腺癌的特异性抗体，根据检测分析单元30获取的目标微粒的荧光图像，控制单元40进行荧光图像的快速分析并产生控制信号，并将所述控制信号传递至所述分离单元50。

所述分离单元50包括一电磁控制系统，分离单元50根据所述控制单元40产生的控制信号，启动快速反应加电磁场系统。所述加电磁场系统是通过电磁场的原理，该系统通电之后产生了强大的磁场类似电磁继电器的功能，并对标记有磁性标签的颗粒具有强大的吸引作用。在本实施方式中，当电磁控制系统启动工作之后，该系统产生了强大的磁场，从而该加电磁场系统可以吸附住被纳米磁珠标记的癌细胞的外泌体，并将含有癌细胞的外泌体的液体从流经混流通道233中的液体中分离出来。由于分离单元50设置在混流通道233的左侧，当电磁控制系统启动工作之后，被纳米磁珠标记的含有癌细胞的外泌体由于磁场的吸引而流入混流通道233的左侧并从第一出样口28流出，通过第一出样口28流出的含有癌细胞外泌体的液体实现了目标微粒的富集，而含有普通细胞的外泌体(非目标微粒)的液体以及缓冲液从混流通道233的另一侧经第二出样口29流出，从而实现了对目标微粒的分离。在本实施方式中，只有当检测分析单元30发现检测区域2331中流经的液体中出现目标微粒时，该分离单元50才会启动工作并产生强大的磁场从而实现对所述目标微粒的富集分离。

在其它实施方式中，所述分离单元50可以内置在所述微流控芯片20内部，即所述微流控芯片20具有分离目标微粒的作用。

一种对液体样本中的目标微粒进行检测以及分离的方法，包括以下步骤：

提供液体样本及微流控芯片，所述微流控芯片具有微流通道，

过滤元件及检测区域；

使用所述过滤元件过滤所述液体样本，使含有目标微粒的液体

流入所述微流通道并进入检测区域；以及

使用检测分析单元对所述检测区域进行检测分析以获得目标微

粒的生物信息。

参阅图3所示，采用分析装置对液体样本中的目标微粒进行检测以及分离的具体步骤包括如下所示：

S101，进样步骤，使所述缓冲液、液体样本以及标记物流入和流出所述微通道。利用进样单元10使所述缓冲液、液体样本以及含有标记物的液体流入所述微流控芯片20中。

S103，过滤步骤，过滤所述液体样本。利用微流控芯片20的过滤部件25对所述液体样本进行过滤，所述液体样本经过过滤部件25过滤之后含有目标微粒，含有目标微粒的液体流入所述混流通道233并进入检测区域2331。

S105，标记步骤，使所述含有标记物的液体以及经过所述过滤元件过滤之后的所述液体样本在所述第二液体通道混合并实现标记。所述标记物可以对所述目标微粒实现标记。所述目标微粒被特异性的荧光试剂标记，该特异性的荧光试剂包括Glypican-1的肿瘤特异性抗体修饰的蓝色量子点。

S107，检测步骤，用特定光源照射激发所述检测区域中被所述荧光试剂标记的所述目标微粒发光，并检测出目标微粒。利用所述检测分析单元30的特定光源激发所述荧光试剂发光，检测出所述目标微粒并产生检测信号。当检测分析单元30发现检测区域中出现目标微粒的时候，所述检测分析单元30对混流通道233的检测区域2331中被荧光试剂标记的目标微粒进行实时的图像拍摄与记录，产生检测信号并传递至控制单元40。当检测分析单元30未发现检测区域中出现目标微粒的时候，不产生信号给控制单元40。

S109，分析以及计算步骤。所述控制单元40接收到所述检测分析单元30传递的检测信号并对检测分析单元30所获取的目标微粒的荧光图像快速计算与分析，产生控制信号，并将控制信号传递给所述分离单元50。

S111，富集分离步骤，通过磁场将表面连接有所述纳米磁珠的目标微粒集中于所述混流通道233中的预设位置，将目标微粒从所述液体样本中分离出来并实现目标微粒的富集分离。当所述分离单元50接收控制单元40传递的控制信号之后，该控制信号只针对被特异性抗体标记的癌细胞外泌体即目标微粒，启动电磁控制系统。连接有纳米磁珠的目标微粒由于电磁控制系统的磁场的吸引而偏转向混流通道233的一侧，也就将表面连接有所述纳米磁珠的目标微粒集中于所述混流通道233中的预设位置并实现富集，从而实现了将目标微粒从液体样本中分离出来即提纯出来，被分离提纯的目标微粒液体可以从第一出样口28中流出以得到癌细胞的外泌体；而其他普通细胞的外泌体由于没有受到电磁控制系统的磁场的吸引流向混流通道的另一侧从第二出样口29中排出。在本实施方式中，预设位置指的是第一出样口的位置，所述目标微粒的分离以及提纯效率在90％以上。

所述目标微粒的定量分析可以通过统计以及计算第一出样口中流出的回收液的体积，该回收液指的是被标记物标记的目标微粒，通过统计流出回收液中的癌细胞的外泌体，可以实现癌细胞外泌体定量的特异性分析。

综上所述，相比现有技术，本发明的微流控芯片在微流控制的同时可以直接供检测以及分离目标微粒，本发明提供的基于所述微流控芯片的分析装置，实现检测分离一体化，分离的目标微粒可以作为后续实验使用。

在本发明中，所述目标微粒为癌细胞的外泌体，利用该分析装置可筛选出特异性的癌细胞的外泌体。另外，分析装置集成了微流控芯片以及检测分析单元，实现了该分析装置的高度集成化以及自动化并且该分析装置的体积较小、操作简易方便。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，故本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界。

Claims (7)

1.一种微流控芯片，其设置有微流通道，其特征在于，所述微流控芯片还设置有过滤元件、检测区域及与所述微流通道连接的第一液体通道、第二液体通道，所述过滤元件设置于所述微流通道内，用于过滤液体样本使含有目标微粒的液体流入所述检测区域，所述第一液体通道用于通入缓冲液产生鞘流，所述第二液体通道用于通入含有所述目标微粒的液体及含有标记物的液体，以标记所述目标微粒使含有标记物的目标微粒的液体流入所述检测区域，所述缓冲液产生的鞘流将含有标记物的目标微粒的液体隔离在同一平面，以富集分离所述目标微粒及使得所述目标微粒依次流入所述检测区域；其中，所述第二液体通道还用于通入含有纳米磁珠的液体，所述含有纳米磁珠的液体用于识别并捕捉所述目标微粒以使所述目标微粒在所述检测区域被检测到，所述微流控芯片还包括一分离单元及一混流通道，所述分离单元包括一电磁控制系统，当所述目标微粒在所述检测区域被检测到时，所述电磁控制系统被启动并吸引所述目标微粒集中于所述混流通道的预设位置，以富集分离所述目标微粒。

2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述过滤元件为多孔膜，所述多孔膜的孔径为200-250nm。

3.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述标记物包括荧光试剂，所述荧光试剂选自有机荧光分子、荧光脂质体、量子点和纳米金的一种或几种组合，所述标记物与所述目标微粒相连接实现所述目标微粒的标记。

4.如权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述液体样本为癌症患者的体液，所述目标微粒为癌细胞的外泌体，所述目标微粒的表面连接含有肿瘤特异性抗体的量子点。

5.一种分析装置，其包括：

权利要求1-4中任意一项所述的微流控芯片；以及

检测分析单元，所述检测分析单元用于对所述微流控芯片的检测区域检测分析是否存在所述目标微粒。

6.如权利要求5所述的分析装置，其特征在于，所述检测分析单元将光导向所述检测区域以检测出是否存在所述目标微粒，所述检测分析单元还设置有成像装置，用于对检测到的所述目标微粒进行实时的拍照成像。

7.一种对液体样本中的目标微粒进行分析的方法，包括如下步骤：

提供液体样本及如权利要求1-4中任意一项所述的微流控芯片；以及

使用检测分析单元对所述微流控芯片的检测区域进行检测分析是否存在所述目标微粒。

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