[发明专利]一种声表面波液滴激发装置及定点释放肿瘤单细胞的方法

说明书

本发明提供一种声表面波液滴激发装置及定点释放肿瘤单细胞的方法。该装置包括声表面波液滴激发芯片、XYZ三维移动平台、微粒捕获基底板、信号发生器和功率放大器；所述声表面波液滴激发芯片通过信号发生器和功率放大器驱动，固定于XYZ三维移动平台上；微粒捕获基底板置于声表面波液滴激发芯片下方。该装置可用于肿瘤单细胞及其他罕有细胞或生物微粒的定点释放。本发明具有以下优点：操作方便、单细胞释放效率高、声学芯片微型化；此外，适用性广，可用于其它捕获‑释放罕有细胞的材料体系，实现罕有细胞的定点释放，在与罕有细胞相关的研究领域中具有可观的应用潜力。

技术领域

本发明属于微全分析系统领域，特别涉及一种声表面波液滴激发及定点释放肿瘤单细胞的方法。

背景技术

循环肿瘤细胞，是指从原发肿瘤病灶上脱落进入外周血循环系统中的细胞，在癌症转移及复发中具有重要的作用，可作为临床检测标志物来衡量癌症的发展状态以及癌症病人治疗后的效果。近年来，循环肿瘤细胞检测技术正成为一种快速可靠的、非侵入的、可重复进行的低成本新型癌症诊断技术，被称为实时肿瘤液态活检技术。随着这一研究领域的不断发展，对捕获的循环肿瘤细胞进行进一步的下游分析，包括定量 PCR， FISH 及全基因组和转录组测序等来获得分子信息，已成为研究癌症发病机制和癌症转移机制等基础生物医学问题必不可少的手段。然而，循环肿瘤细胞往往具有高度异质性，被捕获的细胞中还可能存在少量的白细胞，造成纯度不高，对其进行整体分子水平的生物分析，得到的是平均后的结果往往难以用于进一步深入研究少数更具恶性的循环肿瘤细胞。 发展对单细胞和少量细胞簇进行分子生物学发现的新方法已成为这一领域的迫切需求。

传统获取肿瘤单细胞的主要有基于毛细管的显微操作器、激光显微切割法、流式细胞术和介电泳。显微操作器和激光显微切割法可以准确的获得单个肿瘤细胞，精度高，但是前期样品准备多采用细胞涂片的方法，容易造成靶细胞的大量损失。流式细胞术能够快速的获得单细胞，但是对细胞样本有较高的要求，一般通入的细胞量在10⁵，其中须包括0.1%的靶细胞，而血样中的循环肿瘤细胞的数量极为稀少，很难满足这一要求。介电泳方法通过特殊设计的电极实现对单细胞运动的控制，也可以实现单细胞分选，但是器件制备复杂，往往需要复杂的电极通路。

近年来，基于聚焦声场的声液滴激发技术引起了人们的关注，通过特殊设计的结构，可产生聚焦的声学力，并作用于溶液液面，可实现多种溶液的微液滴激发。此外，通过调节电学信号参数，可实现不同粒径的微液滴。目前，未见将声表面波液滴激发与三维纳米基底相结合用于捕获、定点释放肿瘤细胞用于解决临床研究肿瘤异质性的难题的相关报道。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明将声表面波液滴激发与三维纳米基底相结合，实现了将捕获后的肿瘤细胞定点释放，用于解决临床研究肿瘤异质性的难题。本发明提供一种声表面波液滴激发装置及应用于捕获-释放罕有细胞的方法。

本发明提供的方法利用圆弧形叉指电极在聚焦声场作用下激发出基质金属蛋白酶的微液滴，然后通过XYZ三维移动平台精确定点，实现激发出的微液滴精确落点，进而实现目标细胞的单个定点释放。该方法简单高效、准确度高，并且回收的单细胞能够完整保存并用于后续基因层面的分子分析。

本发明提供的技术方案如下：

一种声表面波液滴激发装置，包括声表面波液滴激发芯片、XYZ三维移动平台、微粒捕获基底板、信号发生器和功率放大器；

所述声表面波液滴激发芯片通过信号发生器和功率放大器驱动，固定于XYZ三维移动平台上；微粒捕获基底板置于声表面波液滴激发芯片下方。

具体的，所述声表面波液滴激发芯片由压电材料衬底、圆弧形叉指电极和环形水槽构成；

所述环形水槽设置在压电材料衬底上；圆弧形叉指电极设置在环形水槽中，两者的几何中心重合。

具体的，所述压电材料衬底为128°Y-X铌酸锂单晶。