[发明专利]一种基于微流控芯片的单细胞分离装置和方法

说明书

一种基于微流控芯片的单细胞分离装置和方法，装置包括微流控芯片，微流控芯片配备有动力系统，微流控芯片依次设有单细胞排列区、单细胞电阻检测区和单细胞分离区；单细胞电阻检测区设有电阻检测上电极、电阻检测下电极，电阻检测电极和配备有虚拟仪器界面的计算机连接；单细胞分离区采用四路分支结构，并设有电渗驱动右电极和电渗驱动左电极，电渗驱动电极和计算机连接；分离方法通过结合细胞电阻测量和电渗驱动技术，实现单细胞自动分离，大大提升了单细胞生成效率和生成纯度。

技术领域

本发明属于微流控单细胞分离技术领域，特别涉及一种基于微流控芯片的单细胞分离装置和方法。

背景技术

循环肿瘤细胞(CTCs)是由肿瘤原发灶进入外周血中的肿瘤细胞，是液体活检的重要标志物。CTCs的研究主要受限于两个方面，一是CTCs含量极少，肿瘤患者体内每毫升血液CTCs含量大约在1-10个，难以进行大样本统计分析(Gwak,Hogyeong,et al.Progress inCirculating Tumor Cell Research Using Microfluidic Devices.Micromachines 9.7(2018))；此外，单个CTCs特异性极强(Kulasinghe,Arutha,et al.Capture ofCirculating Tumour Cell Clusters Using Straight Microfluidic Chips.Cancers11.1(2019))。鉴于以上两大挑战，CTCs的单细胞应用具有重要意义。

CTCs单细胞应用首先需要分离单个CTC，目前能够实现单细胞分离的方法主要是流式细胞仪和显微操作法，两者都可以实现单细胞分选，为单细胞研究奠定了基础。但是流式细胞仪价格昂贵，体积庞大，不能实现大面积普及；显微操作法对操作人员要求高，且效率低下，难以满足研究需要(Gao,Dan,et al.Recent advances in single cellmanipulation and biochemical analysis on microfluidics.Analyst 144.3(2019):766-781；Huang,Qiushi,et al.Single-cell assay on microfluidic devices.Analyst 144.3(2019):808-823.)。除此之外，获得单细胞的方法还有有限稀释法和液滴法，有限稀释法操作虽简单，但效率一般仅在20％，需要实验人员进行观察排除，费时费力(Gross,Andre,et al.Technologies for Single-Cell Isolation.InternationalJournal of Molecular Sciences 16.8(2015):16897-16919.)；液滴法由于可以生成纳升甚至皮升量级的单细胞液滴，尤其适用于微反应，但对于CTCs研究需要对单液滴破乳处理，增加了实验步骤；液滴生成法单细胞分离方法由于生成的液滴包被单细胞数目服从泊松分布，生成率低于30％(Collins,D.J.,et al.The Poisson distribution and beyond:methods for microfluidic droplet production and single cell encapsulation.Lab on a Chip 15.17(2015):3439-3459.)。

综上，现有技术存在单细胞生成效率、生成纯度低的缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于微流控芯片的单细胞分离装置和方法，通过结合细胞电阻测量和电渗驱动技术，可实现单细胞自动分离，大大提升了单细胞生成效率和生成纯度。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于微流控芯片的单细胞分离装置，包括微流控芯片，微流控芯片配备有动力系统，动力系统作用是将高倍稀释细胞悬液、缓冲液注入到微流控芯片中，微流控芯片依次设有单细胞排列区100、单细胞电阻检测区200和单细胞分离区300；