[发明专利]一种单细胞捕获通道、单细胞捕获芯片及其应用方法

说明书

本发明属于微通道流体控制领域，涉及一种单细胞捕获通道、单细胞捕获芯片及其应用方法，包括至少一个细胞捕获单元，所述细胞捕获单元包括主通道和捕获通道，所述主通道包括主流道以及分设在主流道两端的入口和出口，所述捕获通道包括细胞腔与连通腔，细胞腔与连通腔的连接位置处，细胞腔沿靠近该连接位置处的方向内径逐渐减小至与所述连通腔相同，形成呈半圆形或半椭圆形的收缩口，该收缩口为细胞捕获位点。本发明还包括上述单细胞捕获通道的芯片及其在单细胞分析中的若干种应用方法。基于流体力学最小流阻原理，本发明的单细胞捕获通道无需复杂的集成，可快速高效地实现高通量的单细胞捕获，为单细胞原位分析提供了一个可行的分析平台。

技术领域

本发明属于微通道流体控制领域，涉及一种单细胞捕获通道、单细胞捕获芯片及其应用方法。

背景技术

细胞是构成生命体的基本单位，开展细胞的研究工作对疾病机理探究、药物研发以及疾病治疗具有重要意义。由于细胞间形态学与遗传学的异质性，基于细胞种群的研究会在一定程度上掩盖单个或少数细胞的某些重要生物学信息。单个细胞之间的显著差异存在于细胞的形态尺寸、基因组、转录组以及蛋白组等方面，而这些差别往往是肿瘤研究、干细胞生物学、免疫学及神经学中很多长期困惑人们的关键所在。单细胞分析可以精确的获取细胞个体之间的差异，有助于深入了解细胞异质性，获得有价值的生物学信息。在单细胞研究中，单个细胞内检测物浓度较低，为了得到具有统计学意义的数据，就需要获得数量足够多的单细胞并用于后续的单细胞分析。因此，如何快速高效获得高通量的单个细胞是进行单细胞分析的关键。

微流控技术基于其结构的微型化、样品的微量化、流体的可控性以及分析的高通量性成为单细胞分析的一个重要平台，基于各种操作步骤的集成，该技术平台可同时完成单细胞的捕获及分析。目前单细胞捕获微流控芯片的几何结构尚且比较复杂，单细胞的捕获通量和捕获效率仍然存在着一定的不足之处。因此，本发明提出一种基于流体力学中最小流阻原理的单细胞捕获通道用于单细胞的捕获和原位精准分析。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种单细胞捕获通道、单细胞捕获芯片及其应用方法，通过设置在单细胞捕获通道内的细胞捕获位点实现单细胞捕获。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种单细胞捕获通道，包括至少一个捕获单元，所述捕获单元包括主通道及捕获通道，所述主通道包括主流道以及分设在主流道两端的入口和出口，所述捕获通道包括细胞腔与宽度窄小的连通腔，所述细胞腔与所述连通腔的结合处内径由宽变窄，形成半圆形或半椭圆形的收缩区域，此收缩区域为细胞捕获位点。

可选的，所述主流道包括第一弯折流道、第二弯折流道以及用于连通第一弯折流道与第二弯折流道的盘曲流道。

可选的，所述第一弯折流道与第二弯折流道对称布置在盘曲流道的两侧，所述盘曲流道设置在第一弯折流道与第二弯折流道之间，整体捕获单元外部形状呈矩形。

可选的，所述盘曲流道呈蛇形，带有至少一个拐点。

可选的，所述捕获通道包括相互连通的细胞腔及连通腔，所述细胞腔与连通腔的连接平面为第一平面；所述连通腔在第一平面内的投影面积小于所述细胞腔在第一平面内的投影面积。

可选的，所述细胞腔在水平面的投影为矩形或圆形结构，并通过圆弧与连通腔相连通。

可选的，所述的捕获单元中捕获通道的细胞腔与主流道的第一弯折流道连通，捕获通道的连通腔与主流道的第二弯折流道连通。

可选的，所述捕获单元为N个，呈线性布置，构成一级捕获流道；第N-1个捕获单元的第一弯折流道连通至所述一级捕获流道的入口，第N个捕获单元的第二弯折流道连通至所述一级捕获流道的出口，其中，N≥2且N为正整数。