[发明专利]一种集成化的液滴微流控-质谱联用的分析系统及方法

说明书

一种集成化的液滴微流控‑质谱联用的分析系统及方法，该系统包括进样模块、微流控芯片、打印模块、微阵列芯片、废液池和质谱仪；细胞样品通过所述的进样模块进入到微流控芯片中进行裂解、萃取等处理；通过微流控芯片处理后得到的单细胞待分析物经过打印模块后以液滴的形式打印在微阵列芯片上，得到的细胞残液直接被收集到废液池中，最后将微阵列芯片送入质谱仪进行分析，进而得到单细胞的信息。本发明能够在强干扰基质溶液环境下实现对单细胞的封装、待分析物的提取、分离、打印、质谱高效分析。本发明可以检测出常规质谱分析中因盐的抑制而无法检测到的单细胞信息，适用于自动化、高通量、强干扰基质环境下单细胞的质谱分析和鉴定。

技术领域

本发明涉及一种集成化的液滴微流控-质谱联用的分析系统及方法，特别适用于在强干扰基质下活单细胞的高通量的分析与检测，属于质谱分析技术领域。

背景技术

细胞是所有生物体的基本结构和繁殖单位。不同种群的细胞在形状，大小，密度，质量等诸多方面都存在明显的差异性。即使是同种细胞，在单细跑层级也存在着诸多差别，如基因和蛋白质表达，细胞增殖，自我更新和凋亡等方面。而对这些差别对细胞药物代谢、细胞亚群鉴定、细胞-细胞通讯、疾病发病机理的研究具有极其重要的意义。

研究者将研究重心集中在单细胞上，诸多技术也逐渐被开发出来。其中以荧光技术最为成熟，目前已经报道了许多基于荧光检测的集成系统应用于单细胞的分析。但是，由于光谱带宽的限制，用荧光探针很难同时检测多种成分。相比之下，质谱法作为一种无标记技术，可以同时检测多种组分，甚至提供未知分子的结构信息。因此将其用在单细胞水平进行多重分析是至关重要的。但是，质谱对小分子的盐类较为敏感，同时，样品中的盐类也可能会通过分子缔合和配位形成复杂的化合物，使得目标化合物很难在质谱中被检测出来。尤其是磷酸盐缓冲液(PBS)作为细胞培养、保存的重要液体环境，可以稳定保持细胞内外渗透压平衡，是单细胞活体分析的首选试剂，但是其对质谱分析的影响最大，尤其是涉及到单细胞水平的小体积样品的检测，干扰更为明显。

用于除去样品中盐分子的影响的方法有很多，如液相色谱(LC)，毛细管电泳(CE)和固相微萃取(SPME)等。但是，这些方法常会遇到洗脱过程导致样品稀释，不适用于单细胞这种超小体积样品的检测，除盐效率低，需要大量的人为干预，萃取液的体积精确调控，很难做到高通量等问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提出一种集成化的液滴微流控-质谱联用的分析系统及方法，可以解决现有质谱分析技术无法在强干扰基质(如PBS)环境下对单细胞进行高通量自动分析的问题。

本发明的技术方案如下：

一种集成化的液滴微流控-质谱联用分析系统，其特征在于，该系统含有进样模块、微流控芯片、打印模块、微阵列芯片、废液池和质谱分析仪；所述的微流控芯片含有第一入口通道、第二入口通道、第三入口通道、三相流产生结构、蛇形萃取结构和三相流分离结构；第一入口通道、第二入口通道和第三入口通道的一端分别与三相流产生结构连通，所述三个入口通道的另一端分别通过导管与进样模块的三个输入连接；所述三相流产生结构通过蛇形萃取结构与三相流分离结构连接；三相流分离结构分别通过萃取液出口通道和单细胞废弃物出口通道与打印模块连接，打印模块分别通过细胞待测分析物出口通道和废液出口通道与所述的微阵列芯片和废液池连接；微阵列芯片通过转接板与所述的质谱分析仪连接。

本发明的另一技术特征在于，第一入口通道和第二入口通道的一端分别通过第一S形流道和第二S形流道与三相流产生结构连通；所述第三入口通道的一端通过柱状微阵列与三相流产生结构连通。

本发明所述的三相流分离结构由亲水区和疏水区两部分组成。所述微阵列芯片采用圆孔阵列排布方式，圆孔直径100-300μm，圆孔中心间距450-600μm。

本发明提供的一种集成化的液滴微流控-质谱联用分析方法，其特征在于该方法包括如下步骤：