[发明专利]具有集成的血浆收集设备的数字微流控系统和方法

说明书

数字微流控(DMF)设备可用于从全血中提取血浆并操纵提取的血浆。该设备可以具有设置在样本入口和样本出口之间的血浆分离膜，样本出口通向DMF设备。一旦血浆接触DMF设备的致动电极，就可以通过致动所述致动电极来拉动血浆穿过血浆分离膜，从而主动地从全血样本中提取血浆。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月24日提交的标题为“DIGITAL MICROFLUIDICS SYSTEMS ANDMETHODS WITH INTEGRATED PLASMA COLLECTION DEVICE”的美国临时专利申请号62/536,419的优先权，该申请通过引用以其整体并入本文用于所有目的。

本专利申请可要求于2016年6月6日提交的标题为“AIR-MATRIX DIGITALMICROFLUIDICS APPARATUSES AND METHODS FOR LIMITING EVAPORATION AND SURFACEFOULING”的国际申请号PCT/US2016/036015的优先权。

通过引用并入

在本说明书中提到的所有出版物和专利申请都通过引用并入本文，其通过引用并入本文的程度犹如每个单独出版物或专利申请被具体地和单独地指明通过引用并入的相同程度。

领域

本文描述了用于操纵和处理被包覆的(encapsulated)液滴的空气基质数字微流控(DMF)装置和方法。

背景

基于微流控的技术已被证明在广泛的应用中是有用的。虽然微流控操纵通常是使用微通道来进行，但最近出现了一种替代范例，称为数字微流控(DMF)。在DMF中，通过向电极垫(pad)阵列施加一系列电势，在平的疏水表面上操纵离散的纳升(nL)至微升(μL)大小的液滴。DMF在化学、生物和医疗应用中迅速流行，因为它允许直接控制多种试剂，易于处理固体和液体，并且因为疏水表面通常是化学惰性的而与甚至很麻烦的试剂(例如，有机溶剂、腐蚀性化学品等)兼容。

虽然DMF设备可以处理不同类型的液体，但操纵全血可能会造成各种困难，如干扰比色测定和造成结垢。此外，许多微流控和纳米流控测定无法直接处理作为测定的输入所需要的通常必需的较大体积的血液。因此，希望提供一种能够从全血样本提取血浆的DMF设备。

公开概述

本文描述了用于操纵和处理血液的空气基质数字微流控(DMF)方法，以及适于处理血液的装置。

我们最近开发了一个模块，用于将大体积(毫升级)样本提取并浓缩到DMF设备上使用的微升体积中，利用预制盒和蠕动泵将样本与磁性捕获珠粒(capture bead)有效混合。到目前为止，我们已经证明了从高达100μL的血浆中提取microRNA形成2μL的液滴，其性能(回收率、质量)可与基于小规模珠粒的microRNA提取相媲美。然而，DMF的一个持续挑战是从全血中提取血浆，以获得完整的样本-进入-答案-出来解决方案。为了应对这一挑战，我们开发了第一设备架构，将全血样本的血浆分离膜与DMF的下游处理相结合(见图1)。对于许多液体活组织检查应用，获取无细胞血浆对于确保检测循环DNA或RNA的无细胞部分非常重要。该模块不仅用于分离血浆，还用于确保在分离过程中甚至没有血小板或白细胞被携带或溶解。

例如，本文描述的是空气基质数字微流控(DMF)装置，其被配置成处理全血并操纵从全血中提取的血浆。这些装置可以包括：具有第一疏水层的第一板；具有涂有第二疏水层的第一侧面的第二板，该第二板具有样本出口；形成在第一疏水层与第二疏水层之间的气隙；与第一疏水层相邻的多个致动电极；被定位在样本出口上方的样本入口，该样本入口被配置成接收全血样本；被定位在样本入口和样本出口之间的血浆分离膜，该血浆分离膜被配置成从样本入口中的全血提取血浆到样本出口；以及被编程为致动多个致动电极的子集的控制器，当从全血提取的血浆接触第一板时，该多个致动电极的子集被激活，以便牵引血浆穿过血浆分离膜。