[发明专利]一种基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备

说明书

本发明涉及一种基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备，包括PMMA盖板及底座、PDMS芯片和微纳孔滤膜。PMMA盖板及底座通过螺栓将PDMS芯片与微纳孔滤膜固定并压紧，PDMS芯片为PDMS材质，盖片和基片表面设有完全相同的蛇形微流控通道。微纳孔滤膜密布微纳米尺度滤孔，可根据需要选择不同孔径的滤膜，满足不同大小生物粒子的分离要求。本发明能实现对临床液体样本中不同大小的生物粒子快速高效分选收集，操作简便快捷，自动化程度高，成本低。本技术采用微纳孔滤膜，利用物理拦截的方法，快速分离全血样本中的血小板；通过控制上下微腔压力及流速，提高纳米尺度粒子在竖直方向的扩散作用，从而快速方便的分离样本中的外泌体，具有广泛的科研及临床价值。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及到一种基于微流控技术的微米及纳米尺度生物粒子快速分选设备。

背景技术

微流控技术(Microfluidics)是一种精确控制和操控微尺度流体的技术。该技术起源于20世纪80年代，在快速诊断(POCT)等方面得到了快速发展和广泛应用。微流控芯片又被称为“芯片实验室”，是微流控技术实现的主要平台，通过微加工技术将微管道、微泵、微阀、微储液器、微检测元件等功能元器件集成在一块芯片上。微流控技术有着独特的微尺度效应并利用微流体力学的特点，在细胞等生物粒子分选方面有着得天独厚的优势。该技术通过在芯片上制作微柱、微管道、微电极等结构，能够在较短时间对多种不同类型的细胞进行有效分离，在细胞分选、微生物分离，液态活检方面有多个成功的应用范例。

血小板是从成熟的巨核细胞胞质裂解脱落下来的具有生物活性的小块胞质，体积小，形状不规则，常成群分布在红细胞之间。血小板形状不一，个体差异较大，平均直径约2～4微米，厚0.5～1.5微米。目前基于梯度密度离心或凝胶层析的血小板分离纯化技术灵敏度和分辨率较低，分离效率低于70％，而且高速离心或压力层析的方法，容易造成血小板激活凝结，影响分离及检测效果。流式分选技术可获得高纯度、高回收率及保持原有结构和生物活性的血小板，但费用昂贵，耗时长等因素限制了该技术在血小板收集方向的广泛应用。

外泌体(Exosome)是细胞经过内吞-融合-外排等一系列调控过程而形成的直径在30～100nm的圆形单层膜结构的细胞外小囊泡。它广泛分布于唾液、血浆、乳汁、尿液等体液中，内部含有蛋白质、DNA、RNA等物质，是细胞之间沟通的载体。研究表明外泌体与肿瘤的发生，发展，转移及抗药性有一定的相关性，具有广泛的科研及临床应用前景。目前外泌体分离纯化技术主要有超速离心、梯度密度离心和免疫吸附等方法。超速离心法操作简单，获得的囊泡数量较多，但过程比较费时，且回收率不稳定，纯度也受到质疑。梯度密度离心法获得的外泌体纯度较高，但步骤繁琐，耗时。免疫吸附法采用磁珠或微结构包被抗体，与外泌体表面特异性标记物结合。此方法特异性高，操作简便。但受限于特定标记物，外泌体生物活性易受pH和盐浓度影响，不利于下游实验。

发明内容

本发明提供一种基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备，从而克服上述现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于微流控芯片的微纳生物粒子分选设备，从下往上依次为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)底座7、PDMS(聚二甲基硅氧烷)芯片4和PMMA盖板1；

所述PDMS芯片4包括盖片和基片，盖片和基片之间设有微纳孔滤膜5；所述PMMA盖板1的四周边缘和PMMA底座7的相对应位置设有若干螺栓孔，PMMA盖板1和PMMA底座7通过紧固螺栓2将盖片、基片与微纳孔滤膜5固定并压紧；

所述PMMA盖板1上设有进样口3，PMMA底座7上设有收集口8，盖片和基片的表面设有完全相同的蛇形微流控通道6，所述微纳孔滤膜5密布微纳米尺度滤孔，可根据需要选择不同孔径的微纳孔滤膜5，满足不同大小生物粒子的分离要求。

在上述方案的基础上，所述PMMA盖板1及PMMA底座7由雕刻机加工而成。