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CN108251291A - 一种细胞筛选装置和细胞筛选方法 - Google Patents

一种细胞筛选装置和细胞筛选方法 Download PDF

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CN108251291A CN201611245966.7A CN201611245966A CN108251291A CN 108251291 A CN108251291 A CN 108251291A CN 201611245966 A CN201611245966 A CN 201611245966A CN 108251291 A CN108251291 A CN 108251291A
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何宇涵
关民
关一民
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Shanghai Ao Rui Technology Co ltd
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Shanghai Industrial Utechnology Research Institute
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Abstract

本申请提供一种细胞筛选装置和筛选方法，用于对不同细胞进行筛选，该细胞筛选装置具有：至少两条流动通道，用于流过含有细胞的溶液；连通通路，用于使相邻的所述流动通道之间连通；检测单元，其用于检测所述流动通道中流动的所述溶液中细胞的种类；筛选致动器，其根据所述检测单元的检测结果产生推动力，以推动所述流动通道中流动的所述溶液中的细胞经由所述连通通路流入邻近的所述流动通道。根据本申请，能够对样本进行全封闭检测、对细胞的伤害较小、并且成本较低。

Description

一种细胞筛选装置和细胞筛选方法
技术领域
本申请涉及生物医药技术领域，尤其涉及一种细胞筛选装置和细胞筛选方法。
背景技术
流式细胞仪(Flow Cetometry)是一种对细胞进行自动分析和筛选的装置，原理为用针对目标细胞的特定生物标记物(bio-marker)的特异性的荧光染剂，将目标细胞染色后，经由微流道对单个细胞进行荧光检测，进而筛选出目标细胞，使之与其他细胞分离的技术。其中，该特定生物标记物例如可以是细胞膜上的蛋白或抗体。图1是利用荧光染剂对目标细胞进行染色的一个示意图，如图1所示，目标细胞100表面具有特定生物标记物(bio-marker)101，荧光染剂分子102可以与特定生物标记物101结合，从而对目标细胞100染色。
图2是现有的细胞分选系统的一个示意图。现有的细胞分选系统一般使用超声压晶体与高压静电场，例如，将超声压晶体装置在细胞流动室上，通电后超声压晶体产生高频率振动，使细胞流动室200内生成微液滴201，一个液滴内含一个待检测的细胞202。激光器203向液滴201照射激光，若由荧光分析仪204检测到液滴发出与荧光染剂对应的荧光，则显示该细胞含有目标生物标记物，则给液滴充电，通过偏转板205时在高压静电场的牵引下细胞液滴会往左或往右偏而下落，落至目标容器中予以收集；反之，对于不含目标生物标记物的细胞将不给予充电，液滴直接落至中间的废液收集处。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本申请的发明人发现，传统的充电及静电场细胞分选法为开放式的系统，无法达成有全封闭检测需求的样本检测，并且，其分选过程中对含有细胞的液滴充电可能对细胞造成损伤，或是造成细胞内部的变化。
本申请提供一种细胞筛选装置和细胞筛选方法，对流动通道中流动的含有细胞的溶液进行检测，将符合检测结果的细胞推入邻近的流动通道，由此，能够对样本进行全封闭检测、对细胞的伤害较小、并且成本较低。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种细胞筛选装置，用于对不同细胞进行筛选，其特征在于，该细胞筛选装置具有：
至少两条流动通道，用于流过含有细胞的溶液；
连通通路，用于使相邻的所述流动通道之间连通；
检测单元，其用于检测所述流动通道中流动的所述溶液中细胞的种类；以及
筛选致动器，其根据所述检测单元的检测结果产生推动力，以推动所述流动通道中流动的所述溶液中的细胞经由所述连通通路流入邻近的所述流动通道。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述筛选致动器产生气泡，所述气泡推动所述溶液中的细胞经由所述连通通路流入邻近的所述流动通道。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述细胞筛选装置还包括：
驱动器，其位于所述流动通道的起始端和/或末端，用于驱动所述溶液在所述流动通道中流动。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述细胞筛选装置还包括：
收集单元，其位于所述流动通道的末端，用于收集流动到所述流动通道末端的溶液和细胞。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述筛选致动器和所述连通通路在所述流动通道的沿所述溶液流动方向的两侧相对设置。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述至少两条流动通道包括第一流动通道和第二流动通道，所述第一流动通道中流过含有至少两种细胞的溶液，所述检测单元对所述第一流动通道中的细胞种类进行检测，在检测到第一预定种类的细胞的情况下，所述筛选致动器产生推动力以将所述第一预定种类的细胞经由所述第一流动通道和所述第二流动通道之间的连通通路推入所述第二流动通道，所述第一预定种类的细胞之外的细胞沿所述第一流动通道继续流动。
根据本申请实施例的另一个方面，提供一种细胞筛选方法，用于对不同细胞进行筛选，其特征在于，该细胞筛选方法包括：
使含有多种细胞的溶液在流动通道中流动；
检测所述流动通道中流动的所述溶液中细胞的种类；以及
根据对细胞的种类的检测结果，推动所述流动通道中流动的所述溶液中的细胞经由连通通路流入邻近的流动通道。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述细胞筛选方法还包括：驱动所述溶液在所述流动通道中流动。
本申请的有益效果在于：能够对样本进行全封闭检测、对细胞的伤害较小、并且成本较低。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是利用荧光染剂对目标细胞进行染色的一个示意图；
图2是现有的细胞分选系统的一个示意图；
图3是本申请实施例的细胞筛选装置的一个示意图；
图4是本申请的热注式致动器的一个示意图；
图5是利用本实施例的细胞筛选装置进行细胞筛选的一个示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
实施例1
本申请实施例1提供一种细胞筛选装置，用于对不同细胞进行筛选。
图3是该细胞筛选装置300的一个示意图。如图3所示，该细胞筛选装置300具有：至少两条流动通道301，连通通道303，检测单元304，以及筛选致动器305。
其中，该至少两条流动通道301用于流过含有细胞的溶液；连通通路303，用于使相邻的流动通道301之间连通；检测单元304用于检测流动通道301中流动的溶液中细胞的种类；筛选致动器305根据检测单元304的检测结果产生推动力，以推动流动通道301中流动的溶液中的细胞经由连通通路303流入邻近的流动通道301。
在本实施例的细胞筛选装置中，细胞处于流动通道或连通通路中，所以，能够对细胞进行全封闭式的筛选，并且，不会对细胞进行电击等处理，所以对细胞的伤害较小，而且，无需传统的偏转装置等，所以成本较低。
在本实施例中，流动通道的数量可以根据需要筛选的细胞的种类来确定，需要筛选的种类越多，流动通道的数量可以越多。在本实施例中，流动通道301可以使用微机电系统(MEMS)的制造工艺来制造，流动通道301的流通截面的尺寸可以是几十到上百微米，由此形成微流道。并且，流动通道301的材料可以是MEMS技术中常用的材料，例如硅、氧化硅或氮化硅等。
在本实施例中，连通通路303用于使相邻的流动通道连通，所以，可以根据流动通道的数量来设定，连通通路303的数量。关于连通通路的流通截面的尺寸，材料，以及制造工艺的说明，可以参考流动通道301。
在本实施例中，检测单元304可以用来检测流动通道301中细胞的种类，例如，检测单元可以由一对激光器和荧光检测器构成，并且溶液中的细胞可以是经过多种荧光染剂染色过的细胞，其中，激光器可以向流动通道301照射激光，而荧光检测器可以检测被激光器照射的位置是否发出特定的荧光，如果发出特定的荧光，说明激光器照射的位置流过特定种类的细胞。此外，本实施例不限于此，也可以使用其它种类的检测单元来检测溶液中细胞的种类。
在本实施例中，检测单元304也可以根据流动通道的数量来设定，例如，可以在需要检测细胞的种类的流动通道附近设置检测单元。
在本实施例中，筛选致动器305可以产生气泡，该气泡可以推动溶液中的细胞经由连通通路303流入相邻的流动通道301。例如，该筛选致动器305可以具有加热单元，该加热单元可以对溶液加热，以产生气泡，推动溶液中的细胞流入相邻的流动通道。
在一个实施方式中，该筛选致动器305例如可以是热注式致动器，图4是本申请的热注式致动器的一个示意图，如图4所示，热注式致动器400可以包括：衬底401，盖体402，以及加热单元403，其中，盖体402以与衬底401表面之间具有间隔的方式而设置，盖体402与衬底401表面之间形成液体流动通道404；加热单元403形成于衬底401表面，用于对液体流动通道404中流动的溶液进行加热。加热单元403加热产生气泡D，以推动含有细胞的液体B从开口405喷出，从而进入连通通路。在本实施例中，开口405可以与连通通路303连通，液体流动通道404可以与流动通道301连通，图4中的箭头A表示液体流动通道404中液体的流动方向。
在本实施例中，加热单元403可以以间断加热的方式进行加热，以产生气泡，例如，每次加热持续时间为几微秒，在短时间内将溶液加热到数百度，从而产生气泡。
在本实施例中，可以不限于此，筛选致动器305可以采用其他的结构和其他的致动原理。
在本实施例中，如图3所示，细胞筛选装置300还可以具有驱动器306，驱动器306可以位于流动通道301的起始端和/或末端，用于驱动液体在流动通道301中流动。该驱动器306也可以具有如图4所示的热注式致动器400的结构，其中，热注式致动器400的开口405可以处于液体流动的下游侧，由此，热注式致动器400加热产生气泡并从开口405喷出液滴，从而产生驱动液体流动的驱动力。
在本实施例中，如图3所示，细胞筛选装置300还可以具有收集单元307，其位于流动通道301的末端，用于收集流动到流动通道末端的溶液和细胞。
在本实施例中，如图3所示，筛选致动器305和连通通路303在流动通道301的沿溶液流动方向的两侧相对设置，由此，便于筛选致动器305将细胞推入连通通到303。
在本实施例中，至少两条流动通道包括第一流动通道和第二流动通道，第一流动通道中流过含有至少两种细胞的溶液；检测单元304对该第一流动通道中的细胞种类进行检测，在检测到第一预定种类的细胞的情况下，筛选致动器305产生推动力以将第一预定种类的细胞经由该第一流动通道和该第二流动通道之间的连通通路推入该第二流动通道，该第一预定种类的细胞之外的细胞可以沿第一流动通道继续流动。
为了对该第一预定种类的细胞之外的细胞和/或该第一预定种类的细胞进行更进一步地分类，可以设置更多的流动通道、更多的检测单元和更多的筛选致动器。
图5是利用本实施例的细胞筛选装置进行细胞筛选的一个示意图，用于从混合细胞样本中筛选出A细胞、B细胞和正常细胞。
在图5中，与对应A细胞与B细胞的Bio-marker荧光染剂充分混合的混合细胞样本的溶液从501处注入第一流动通道3011；流经第一个检测单元3041时依据荧光信号检测细胞为A细胞或B细胞或正常细胞，例如，当检测结果为A细胞和B细胞的情况下，A细胞和B细胞被第一个筛选致动器3051推入连通通路并进入相邻的第二流动通道3012中，当第一个检测单元3041的检测结果为正常细胞时，细胞流过第一个筛选致动器3051时，筛改选致动器3051不工作不产生气泡，因此正常细胞沿原流道进入第一个收集单元3071；进入第二流动通道3012的A细胞和B细胞顺在第二流动通道3012中经过第二个检测单元3042时，检测结果为A的细胞经过第二个筛选致动器3052时被气泡推入第三流动通道3013，检测结果为B的细胞流经第二个筛选致动器3052时，第二个筛选致动器3052时不工作不产生气泡，所以，B细胞直接流入第二个收集单元3072，而A细胞顺着第三流动通道3013进入第三个收集单元3073。
在图5中，最底部的水流通道502头尾各一个驱动器306，一个负责推进液体，一个负责将产生的气泡吸走避免通道502堵塞。
图5中，各收集单元3071、3072、3073分选好的三种细胞可进行下一步分析。
根据本申请实施例，还提供种细胞筛选方法，该方法使用图3的细胞筛选装置进行细胞筛选。
该细胞筛选方法可以包括：
步骤601、使含有多种细胞的溶液在流动通道中流动；
步骤602、检测所述流动通道中流动的所述溶液中细胞的种类；以及
步骤603、根据对细胞的种类的检测结果，推动所述流动通道中流动的所述溶液中的细胞经由连通通路流入邻近的流动通道。
该方法还可以包括：驱动所述溶液在所述流动通道中流动。
以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (9)

1.一种细胞筛选装置，用于对不同细胞进行筛选，其特征在于，该细胞筛选装置具有：
至少两条流动通道，用于流过含有细胞的溶液；
连通通路，用于使相邻的所述流动通道之间连通；
检测单元，其用于检测所述流动通道中流动的所述溶液中细胞的种类；以及
筛选致动器，其根据所述检测单元的检测结果产生推动力，以推动所述流动通道中流动的所述溶液中的细胞经由所述连通通路流入邻近的所述流动通道。
2.如权利要求1所述的细胞筛选装置，其特征在于，
所述筛选致动器产生气泡，所述气泡推动所述溶液中的细胞经由所述连通通路流入邻近的所述流动通道。
3.如权利要求1所述的细胞筛选装置，其特征在于，所述细胞筛选装置还包括：
驱动器，其位于所述流动通道的起始端和/或末端，用于驱动所述溶液在所述流动通道中流动。
4.如权利要求1所述的细胞筛选装置，其特征在于，所述细胞筛选装置还包括：
收集单元，其位于所述流动通道的末端，用于收集流动到所述流动通道末端的溶液和细胞。
5.如权利要求1所述的细胞筛选装置，其特征在于，
所述筛选致动器和所述连通通路在所述流动通道的沿所述溶液流动方向的两侧相对设置。
6.如权利要求1所述的细胞筛选装置，其特征在于，
所述至少两条流动通道包括第一流动通道和第二流动通道，
所述第一流动通道中流过含有至少两种细胞的溶液，
所述检测单元对所述第一流动通道中的细胞种类进行检测，
在检测到第一预定种类的细胞的情况下，所述筛选致动器产生推动力以将所述第一预定种类的细胞经由所述第一流动通道和所述第二流动通道之间的连通通路推入所述第二流动通道，
所述第一预定种类的细胞之外的细胞沿所述第一流动通道继续流动。
7.一种细胞筛选方法，用于对不同细胞进行筛选，其特征在于，该细胞筛选方法包括：
使含有多种细胞的溶液在流动通道中流动；
检测所述流动通道中流动的所述溶液中细胞的种类；以及
根据对细胞的种类的检测结果，推动所述流动通道中流动的所述溶液中的细胞经由连通通路流入邻近的流动通道。
8.如权利要求7所述的细胞筛选方法，其特征在于，
通过产生气泡推动所述溶液中的细胞经由所述连通通路流入邻近的所述流动通道。
9.如权利要求7所述的细胞筛选方法，其特征在于，所述细胞筛选方法还包括：
驱动所述溶液在所述流动通道中流动。
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