[发明专利]用于分离颗粒簇的微流体方法和系统

说明书

本发明涉及微流体方法和装置，其包括限定入口和出口的基底、在入口和出口之间在基底上排列以形成多个颗粒簇捕捉区的结构组，其中每个颗粒簇捕捉区包含限定输入流动路径的结构亚组，所述输入流动路径通过颗粒簇捕捉区中的结构之一的分开障碍而相等分成两个输出流动路径，以及在基底上限定以将流体从入口指引到颗粒簇捕捉区的输入流动路径以及从颗粒簇捕捉区的输出流动路径指引到出口的多个微流体通道。

发明领域

本公开内容涉及用于分离颗粒簇的微流体方法和系统。

发明背景

认为循环肿瘤细胞簇和肿瘤-淋巴细胞混合簇的存在是患者中的转移性过程的预后中的潜在重要因素。因此，此类细胞簇的分离和回收可以容许进行疾病进展和癌症的治疗响应的研究。微流体(microfluidic)技术已经作为用于自全血分离和回收(retrieve)罕见细胞以进行诊断和生物医学研究的不可缺少的工具出现。然而，微流体芯片上俘获的细胞簇的回收可以是一项有挑战的任务，因为用于就地(in place)固定细胞簇的方法可能依赖于抗原-抗体反应的使用，这可以改变细胞行为。另外，根据构成微流体芯片的材料、样品流动速度、和芯片上的任何表面涂层材料，细胞能活跃形成具有不同强度的特异性/非特异性键。在某些情况中，这些键是如此之强，以致它们在引起附着细胞的裂解前不能用增加的流动速度破坏，如此必需对芯片应用特殊表面涂层材料和化学品，这不可避免地扰乱细胞的天然状态。

发明概述

本公开内容涉及用于自流体样品分离颗粒(例如细胞)簇的装置和方法。一般地，在第一个方面，本公开内容的主题可以体现在微流体装置，其包含：基底，其限定入口和出口；结构组，其在入口和出口之间在基底上排列以形成多个颗粒簇捕捉区，其中每个颗粒簇捕捉区包含限定输入流动路径的结构亚组，所述输入流动路径通过结构亚组中的结构之一的分开障碍而例如相等分成两个输出流动路径；和多个微流体通道，其在基底上限定以将流体从入口指引到颗粒簇捕捉区的输入流动路径以及从颗粒簇捕捉区的输出流动路径指引到所述出口。

一般地，在另一个方面，本公开内容的主题可以体现在通过在装置的运行期间将微流体装置冷却到相对较低的温度(诸如0和15摄氏度之间)来使颗粒(如细胞簇和细胞)对微流体装置壁的非特异性结合最小化的技术。

微流体装置可以包含一种或多种下述特征。例如，在一些实施方案中，结构亚组进一步排列为使得每个输出流动路径具有足够大的横截面，从而容许第一类的单一颗粒的通过，并且禁止第一类的两个或更多个颗粒的簇通过。在一些实施方案中，结构排列成两行或更多行，其中每行中的结构与相邻行中的所述结构是侧向偏移的，以形成多个颗粒簇捕捉区。结构的亚组可以包括排列成两行的三个三棱柱(triangular prism)结构，其中第一和第二三棱柱结构在第一行中排列，第一三棱柱结构的一个角与第二三棱柱结构的一个角相邻排列以限定它们之间的输入流动路径，并且第三三棱柱结构在与第一行中的第一和第二三棱柱结构偏移的第二行中排列，从而第三三棱柱结构的锐利边缘在位于第一行中的第一和第二三棱柱结构的相邻角之间排列，且其中分开障碍是第三三棱柱结构的锐利边缘(sharp edge)。颗粒可以是细胞，第三三棱柱结构的锐利边缘可以在第一和第二三棱柱结构的相邻角之间大致居中，并且第一和第二三棱柱结构的相邻角中每个与第三三棱柱结构的锐利边缘之间的距离可以是至少10微米。

在一些实施方案中，分开障碍具有小于约10微米的角半径。在一些实施方案中，相遇以形成分开障碍的结构的壁成小于或等于90度的角度。

在一些实施方案中，所有结构具有相同的横截面形状。在一些实施方案中，结构组中的结构包括两种或更多种不同横截面形状。在一些实施方案中，一个或多个结构具有选自下组的横截面形状：三角形、菱形、正方形、长方形、椭圆形或圆形。在一些实施方案中，一个或多个结构具有选自下组的形状：三棱柱、立方体、直角棱柱、菱面体(rombohedron)、圆柱或椭圆柱(elliptic cylinder)。