[发明专利]基于近红外响应水凝胶的单细胞提取方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于近红外响应水凝胶的单细胞提取方法及装置，该方法包括以下步骤：1)将近红外响应水凝胶均匀平铺在载片上，然后将细胞样本以单层形式平铺到近红外响应水凝胶上；2)通过显微成像系统识别载片上的目标细胞，然后将近红外激光聚焦后照射目标细胞所在区域，使该区域的近红外响应水凝胶因光热效应升温而由固相转换成液相，从而释放目标细胞；3)控制微针运动至目标细胞所在位置，提取目标细胞。本发明将近红外响应水凝胶平铺到载片上，然后单层平铺细胞，形成了可在近红外光照射下释放细胞并进行提取的载片，解决了细胞载片上细胞难以释放提取的难题；本发明能实现目标细胞精准识别、定位、释放以及提取，结构简单，操作方便。

技术领域

本发明涉及稀有细胞提取领域，特别涉及一种基于近红外响应水凝胶的单细胞提取方法及装置。

背景技术

稀有细胞是指含量非常稀少但具有重要意义的细胞。在血液中的含量非常少，一般低于100个/mL(血液中红细胞和白细胞分别为10⁹个/mL和10⁶个/mL左右)，但是它们对疾病检测、生殖健康和环境卫生等方面有十分重要的影响。血液中常见稀有细胞有循环肿瘤细胞，母体胎儿细胞、循环内皮细胞、抗原特异性T细胞。例如循环肿瘤细胞提取与分子检测相结合就能实现无创肿瘤诊断，在肿瘤早期发现，手术治疗方案确定以及术后预后均有重要作用；母体胎儿细胞的提取与全基因组测序相结合，就能实现无创产前诊断，彻底避免有创产检带来的风险。目前稀有细胞捕获均是基于特异性抗体识别进行捕获，容易导致稀有细胞的遗漏和非目标细胞的误捕获。

由于稀有细胞的稀有性，常用细胞计数方法(如血球仪等)的有效检测底限一般在10⁴个/mL左右，无法对稀有细胞进行快速、有效的检测。针对上述问题，国内外的科学家均开展了一系列来针对稀有细胞进行富集和分离。2000年，Vona等报道了一种依据细胞大小，通过过滤直接富集上皮性肿瘤细胞的方法。由强生公司子公司Veridex研发的Cell Search系统是全球第一个经过FDA(2004年获批)和CFDA(2012年获批)批准用于检测CTC的商业化产品。2007年，美国麻省总医院癌症中心与强生公司合作，研发出一种能检测出极微量CTC的微流体硅芯片，称为CTC-Chip，至2013年已经开发完成第三代。Vortex Biosciences公司利用微流体技术捕获血液中检测循环肿瘤细胞(CTCs)来辅助大肠癌和前列腺癌的治疗。上述方法都是基于细胞表面特定抗原进行捕获、识别，存在目标细胞的遗漏、以及非目标细胞的吸附等问题，导致目标细胞提取不纯。

近红外光(NIR)具有波长较长、穿透性强、较强的光热效应的优点，由于红外线发射的强度与物体的温度有关还可以进行红外成像。因此，具有近红外光响应的水凝胶不仅可以利用近红外光对水凝胶的药物释放性质进行调控，或者利用其光热性质来直接消除肿瘤。目前，研究报道的具有近红外光响应的水凝胶主要为一类包含有光热性质的贵金属纳米颗粒(例如铂纳米粒子)的水凝胶{Biomaterials 2016,104,129-137}。近红外光响应的水凝胶有望应用于稀有细胞的提取，但现在未见公开可靠的方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于近红外响应水凝胶的单细胞提取方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种基于近红外响应水凝胶的单细胞提取方法，包括以下步骤：

1)将近红外响应水凝胶均匀平铺在载片上，然后将细胞样本以单层形式平铺到近红外响应水凝胶上，通过近红外响应水凝胶固定细胞样本；

2)通过显微成像系统识别载片上的目标细胞，然后将近红外激光聚焦后照射目标细胞所在区域，使该区域的近红外响应水凝胶因光热效应升温而由固相转换成液相，从而释放目标细胞；

3)控制用于提取单细胞的微针运动至目标细胞所在位置，提取目标细胞。