[发明专利]基于微流控系统的单细胞自动分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及单细胞自动分析技术，特别是涉及基于微流控系统实现单细胞内组分自动分析及单细胞自动分拣的方法。

背景技术

单细胞分析无论对于疾病的早期诊断和治疗还是药物的设计和副作用控制都具有潜在的重要意义。因此研究高效、简便的单细胞分析方法和仪器，在临床实践中显得尤为重要。但是，单细胞分析通常包括细胞进样、衍生、溶膜、分离及检测等多个步骤，操作较复杂。尤其对单细胞进样和溶膜等步骤的操作，不论其在毛细管电泳还是在微流控芯片上进行，都需依靠实验人员借助显微镜利用各种细胞操控技术才能完成。微流控芯片的微米级通道网络结合微泵、微阀等装置在细胞分析方面具有广阔的前景。在微流控芯片上研究细胞，如何对细胞进行操纵使其在微通道内任意转移或停留是首先要解决的问题。人们采取了多种微通道液流控制技术，主要包括液压、气压等机械力控制，电压、介电电泳力等电控制，以及光学陷阱（或激光镊子）等，或者上述几种技术的结合。尽管微芯片以其网络通道结合微阀、微泵在单细胞操控方面可以获得比毛细管更大的自由度，但仍存在装置复杂、手工操作、效率低等问题，不易实现连续和自动检测，不易被更多实验人员所掌握。同时也影响了微分析系统在单细胞分析领域的进一步发展。

经过多年发展，微流控芯片技术已广泛用于细胞研究，实现了包括细胞筛选、分离、操控，以及单细胞培养、单细胞分析等多种研究，但用于单细胞自动分析的方法和技术还未见专利和相关文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种在微流控芯片上进行单细胞分析的自动化分析方法，该方法包括在一块微流控芯片上自动实现试样引入、单细胞进样、溶膜、组分分离检测全过程。以克服在微流控芯片上进行单细胞分析存在的速度慢、手工操作、装置复杂、不易被更多实验人员所掌握等问题。

本发明提供的基于双光路的微流控芯片自动化单细胞分析方法，其特征在于：

单细胞进样和检测分别由进样光路和检测光路完成，即利用荧光标记的单细胞受激光激发所发出的荧光信号触发该激光光束在进样光路和检测光路双光路间切换的方法，实现单一激光器在激光阀门与激发光源两个功能间的自动转换，见图1；

利用液压泵、电动泵结合激光阀门控制单细胞传输的新技术，由计算机控制高压电源，在微流控芯片上实现单细胞由进样通道向分离通道引入和进样过程的自动化，见图2，3；

利用程控电源结合芯片网络控制单细胞输送或单细胞的溶膜及组分分离过程的自动化；

最终实现微流控芯片上单细胞计数或单细胞组分分离检测全过程的自动化，制成适用于单细胞组分分析的自动化微流控分析系统。

本发明的微流控芯片单细胞的自动分析方法步骤如下：

一个具有进样光路和检测光路的双光路装置，利用荧光标记的单细胞受激光激发后发出的荧光作为控制信号，使同一激光光源既作为单细胞进样的光控阀门，又作为被分离组分的激发光源。具体设计方案见图1，图中微流控芯片以十字型芯片为例。

采用悬液稀释结合电动驱动的细胞分散方法，也可适量添加羟丙基甲基纤维素（HPMC），使细胞分散且不易沉降和聚集。在十字型微流控芯片通道出口处用环氧树脂粘合微量移液管头，作为储液池。在较短通道即进样通道两端安装储液池S、SW。在较长通道即分离通道两端安装B、BW。在储液池S中加入按一定比例稀释的细胞悬液，在储液池B、SW、BW中加入一定体积的电泳缓冲溶液。在进样通道（S-SW）施加一组较高电压，在分离通道（B-BW）施加一组夹流电压，使细胞成单行间隔一定距离以一定流速成单行通过进样通道（S-SW），见图2。