[发明专利]光流体分选器

说明书

提供了将多个细胞运输通过流动腔室的方法，其中细胞初始固定在流动腔室的内表面上。所述方法包括：从流动腔室的内表面选择性释放细胞；并且使液体流动通过流动腔室使得释放的细胞随着液体运行，从而运输细胞通过流动腔室。可通过施加或去除捕集势将细胞固定在内表面上或从内表面选择性释放。所述捕集势可从电场梯度或光场梯度产生。或者，可使用光催化从表面选择性释放细胞。选择性释放使细胞能在下游被单独观察或分析，并且可基于从一个或多个固定在表面上的细胞检测到的信号。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年8月20日提交的美国临时专利申请号62/039,584的优先权，该文通过引用纳入本文。

发明背景

2种衍生自相同培养物、品系、物种、生物体、器官或组织的细胞可能在基因型、表型或基因表达方式上不同。这种细胞之间的属性变化可能是生物上或医学上感兴趣的。因此，用于操作和询问个体细胞的方法现在广泛用于生物医学研究和药物开发。微流体装置已经适用于单细胞操作，因为它们允许流体，例如，细胞培养基通过具有与这些单细胞相当的尺寸的通道和腔室。在微流体装置中，细胞可经追踪、分选、表征、经过治疗、或裂解以收获它们含有的物质。在这些装置中单细胞的其他操作是可能的。

对细胞一个接着一个通过微流体装置的通路(例如从贮存储器至分析地点)进行计量在技术上有挑战性，部分是因为细胞粘附。这种现象是一些细胞粘附于相邻表面或互相粘附的趋势。细胞粘附受到单个细胞的细胞壁或血浆膜中粘附蛋白质的控制，并且对于体内组织功能和细胞间相互作用是关键的。然而，在微流体装置中，细胞粘附可能导致细胞不希望地固定在通道和腔室的内表面上。为了检测细胞粘附，这些表面可通过化学治疗或应用微观纹理来钝化。表面钝化可能是昂贵的，并且给定的治疗可能仅在小范围的实验条件下有作用。或者，可通过向细胞施加力或改变其化学环境来逆转细胞在微流体表面上的固定。除非温和进行，这些动作可能扰乱将在下游测量的细胞性质，或者改变待从细胞收获的生物分子的组分。

发明内容

本文提供了将多个细胞运输通过流动腔室的方法，其中细胞初始固定在流动腔室的内表面上。所述方法包括：从流动腔室的内表面选择性释放细胞；并且使液体流动通过流动腔室使得释放的细胞随着液体运行，从而运输细胞通过流动腔室。

在一些实施方式中，该方法还包括在选择性释放细胞之前，将细胞固定在流动腔室的内表面上。固定细胞可包括施加捕集势(trapping potential)。选择性释放细胞可包括移去该捕集势。

在该方法的一些实施方式中，选择性释放细胞包括施加捕集势。

在一些实施方式中，流动腔室的内表面包括电极并且捕集势从电场梯度产生。该捕集势可产生自介电电泳。电极可以是光电导的并且可通过光电镊子(tweezer)提供捕集势。

在一些实施方式中，捕集势产生自光场梯度。可通过聚焦激光束、光镊子或全息光镊子来提供这种捕集势。

在该方法的一些实施方式中，流动腔室的内表面包括光催化材料，并且选择性释放细胞包括照射该表面。在这些实施方式中，选择性释放细胞也可包括在表面附近诱导pH变化或生成羟基。流动腔室的内表面也可包括含有pH-敏感性或者可与羟基有反应性的试剂的基质层。光催化材料可以是二氧化钛。

在该方法的一些实施方式中，细胞是粘附的。在一些实施方式中，细胞是非粘附的。在一些实施方式中，细胞一次释放一个。在一些实施方式中，同时释放多个细胞中的至多2、5或10个细胞。

在该方法的一些实施方式中，流动腔室包括出口，该液体流向出口，并且释放的细胞一次一个到达出口。在一些实施方式中，流动腔室包括出口，该液体流向出口，并且至多2、5或10个释放的细胞同时到达出口。

在一些实施方式中，流动腔室的内表面是透明的。