[发明专利]包含纳米管的流体流动装置及其用于细胞迁移的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年10月8日申请的美国临时专利申请号61/249,871的优先权，其公开内容通过引用的方式并入本发明。

技术领域

本发明涉及细胞分离的装置及方法。特别地，本发明涉及从混有不同细胞类型的混合物中或从流体中分离选定的细胞类型，所述分离基于细胞在涂覆有支持细胞滚动的细胞粘附分子的基底上的滚动能力。

背景技术

纯化细胞群在生物医学研究及临床治疗领域具有多种应用。通常，可根据细胞间不同的尺寸、密度或电荷对其进行分离。然而，对于具有相似物理性质的细胞，经常通过利用细胞表面上存在的分子的差异对其进行分离。细胞亲和层析法就是基于该途径，主要利用针对细胞表面特定抗原的固定的抗体。该亲和层析分离法需要若干不同的步骤，包括将细胞与抗体共同孵育、细胞洗脱、细胞收集及结合抗体的释放，每个步骤都会降低细胞的总收率并增加工艺成本。

还需要从富含所需生物学靶点的供体中获得细胞样品。因为异质样品可能仅包含极少量的所需生物实体，经常无法通过分离方法来提供研究、诊断或治疗用途所需的具有足够纯度及数量的有活力及效力的生物学靶点。由于分离及纯化后的收率较低，必须将一些细胞类型，如干细胞、祖细胞以及免疫细胞(特别是T-细胞)置于长期培养系统中，所述长期培养系统中的条件确保维持细胞活力及临床效力，并且在所述条件下细胞可增殖(细胞扩增)。这些条件不一定都是现有存在的。为获得足够量的生物学靶点，必须从供体中一次性获取大量的样本，如外周血；或从一个供体中多次提取样本，然后进行一次或多次冗长、昂贵及通常收率较低的分离步骤以实现生物学靶点的有效分离。综上所述，这些问题给供体、分离方法、技术人员、临床医师及病人产生了显著的负担，这些负担显著增加了分离所需细胞的所需要的时间及费用。因此，以连续、流动方式分离/隔离细胞的方法及装置的需求始终存在。

发明概述

本发明提供一种用于细胞迁移的装置及方法，所述装置及方法使细胞在拓扑结构已被纳米管改变的流动表面上进行流动，所述纳米管的外表面附着有支持细胞滚动的细胞粘附分子。利用不同细胞类型在该表面上滚动速度的差异可分离不同的细胞群。

本发明装置具有用于细胞滚动的表面。该表面可以是流体流动腔的一部分。在表面上布置有纳米管，以使纳米管固定在所述表面上。该纳米管又涂覆有支持细胞滚动的细胞粘附分子。在一个实施例中，在已固定有纳米管的表面上具有包含正电荷分子组合物(如聚赖氨酸)的涂层。

本发明同时提供一种制备装置的方法，所述装置具有改变的拓扑结构以支持细胞的差异性滚动，从而实现所述细胞的分离、隔离和/或纯化。该方法包括获得具有流动表面的流体流动腔。在其外表面已附着有纳米管，然后在流动表面上直接布置细胞粘附分子，或用包含正电荷分子(如聚赖氨酸)的组合物进行涂覆后，再布置细胞粘附分子。在一个实施例中，可将纳米管布置在流动表面上，然后用细胞粘附分子涂覆纳米管。

本发明的装置也用于富集、分离、隔离和/或纯化细胞。该方法包括让包含细胞或细胞混合物的流体组合物沿所述表面流动。由于特定细胞与涂覆的表面间发生粘附，导致不同细胞类型以不同速度滚动，因此可从其他细胞中分离、富集或纯化出特定细胞。

附图简述

图1.在生理学剪切力范围内，KG1a细胞在涂覆有多水高岭土纳米管的表面上的平均滚动速度降低。P-选择素以2.5μg/mL的浓度孵育(A)。在较低(B)或较高(C)剪切力下，KG1a细胞的平均滚动速度作为P-选择素孵育浓度的函数。误差以SEM表示(N＝3)，^***P＜0.001，^**P＜0.01，^*P＜0.05。

图2.在对照表面(A)及涂覆有纳米管的表面(B)上，细胞滚动的代表性显微照片中可观察到被捕获的细胞数目显著增加。单位面积表面中被捕获的KG1a细胞数目作为在较低(C)或较高(D)剪切力下选择素孵育浓度的函数。误差以SEM表示(N＝3)，^***P＜0.001。

图3.微型管内表面上的多水高岭土纳米管涂覆层增强Colo205上皮癌细胞的捕获，通过滚动速度(A)及单位面积导管表面所捕获的细胞数目(B)进行定量。误差以SEM表示(N＝3)，^***P＜0.001。