[发明专利]微流体系统中的颗粒分选

说明书

本发明涉及一种用于在第一微流体通道系统中对颗粒进行排序、分选和/或聚集的方法，该方法包括以下步骤：i)提供第一微流体通道，该第一微流体通道至少包括第一入口和第二入口以及第一出口，ii)通过所述第一入口将第一流体注入通道中，iii)通过第二入口将第二流体注入通道中，其中，第一流体的粘度高于第二流体的粘度，从而使两种流体以不混合的层流方式并行流动，并且两种流体之一包含待排序、分选和/或聚集的颗粒。本发明还涉及一种微流体通道系统，包括i)第一微流体通道，该第一微流体通道至少包括第一入口和第二入口以及第一出口，ii)第一流体，iii)第二流体，其中，第一流体的粘度高于第二流体的粘度，从而使两种流体能够以不混合的层流方式并行流动，并且两种流体之一包含待排序、分选和/或聚集的颗粒。

技术领域

本发明涉及均借助于微流体装置的微生物菌株开发、抗体产生、抗体分析领域。本申请涉及微流体装置和系统中及通过微流体装置和系统进行的细胞培养和细胞分析领域。本申请还涉及微流体领域，具体是微流体分析和装置领域以及细胞分选、细胞排序和/或聚集的开发。提供了用于将悬浮在移动流体中的颗粒聚集到一个或多个局部流线中的各种系统、方法和装置。

背景技术

颗粒分离和过滤已经应用于工业、医学和研究中的许多技术方案。已经开发了各种宏观尺度技术用于颗粒分离以解决这些应用。微尺度技术提供的优点在于，按比例缩小允许使用独特的流体动力学效应，以及增强了电磁分离力。介电泳力已经用于基于粒度或一些介电标签来区分颗粒。用于连续分离的其它技术依赖于用于在壁处排布的不同粒度颗粒的流的层流剖面和不同交叉横截面。进一步的微尺度技术涉及精确设计的过滤器或柱阵列，这些过滤器或柱阵列基于粒度沿颗粒方向形成分叉。这些技术可以根据颗粒的粒度或介电性质产生非常精确的分离。例如，对于通过不对称排布的障碍物产生的确定性位移，报告直径为1μm的颗粒的分辨率小于20nm。另外，这些系统的复杂程度可以很低。

目前的微尺度分离系统的缺点在于，按比例缩放通常限制了这些技术的吞吐量。在大多数情况下，颗粒体积分数保持在远低于1％，因为颗粒-颗粒相互作用可能会显著影响性能。另外，小容积流速会导致微通道中的大平均流体速度，从而导致分离力作用在颗粒上的时间不足。这些系统的通常流速范围为1-50μL/min，这对于许多制备性应用(例如，大容量血液中稀有细胞的浓缩、超声造影剂的过滤或大量胶体/乳剂的制备)来说是不够的。在微流体系统中使用微滴或液滴(乳剂)作为有限空间的一个基本问题在于，用期望样本填充大比例的液滴。例如，人们想要i)在一个液滴中携带两个不同的细胞，ii)在一个液滴中携带一个细胞和一个探针，iii)在一个液滴中携带抗原和抗体，iv)在一个液滴中携带抗原和B或T细胞，或v)在一个液滴中携带化学物质和细菌细胞等。然而，在泊松分布之后，大多数液滴将不包含所期望的组合。具有实现并利用悬浮在行进通过微流体通道的流体中的颗粒的自排序的多个系统、装置、设备和方法，将是有帮助的。这将有助于将悬浮在移动流体中的颗粒聚集到一个或多个局部流线中。在该系统中，具有基底和设置在基底上的至少一个具有用于聚集细胞的入口和出口的通道是有帮助的。同样有利的是具有包括悬浮颗粒和驱动流体层流的泵送元件的层流中的通道，使得细胞在通道中被分选进入一个或多个流线。此外，具有提供用于评估微流体通道内的颗粒分布和/或定位的确定性途径的方法将是有帮助的。本发明人已经解决了这些问题。

发明内容

本发明涉及一种用于在第一微流体通道系统中对颗粒进行排序、分选和/或聚集的方法，该方法包括以下步骤：i)提供第一微流体通道，该第一微流体通道至少包括第一入口和第二入口以及第一出口，ii)通过第一入口将第一流体注入通道中，iii)通过第二入口将第二流体注入通道中，其中，第一流体的粘度高于第二流体的粘度，从而使这两种流体以不混合的层流方式并行流动，并且两种流体之一包含待排序、分选和/或聚集的颗粒。

本发明还涉及一种微流体通道系统，包括i)第一微流体通道，该第一微流体通道至少包括第一入口和第二入口以及第一出口，ii)第一流体，iii)第二流体，其中，第一流体的粘度高于第二流体的粘度，从而使这两种流体能够以不混合的层流方式并行流动，并且两种流体之一包含待排序、分选和/或聚集的颗粒。

具体实施方式