[发明专利]一种基于不对称孔的直流介电泳细胞外泌体分离装置及方法

说明书

本发明提供一种基于不对称孔的直流介电泳细胞外泌体分离装置及方法。本发明装置，包括相互贴合的第一基板和第二基板；第一基板上设置有主通道、两个进样通道以及三个出样通道，每个进样通道和每个出样通道均与主通道连接，且每个进样通道设置有一进样口，每个出样通道设置有一出样口；主通道的一侧壁开设有两个通孔；第二基板上设置有两对微型电极，两对微型电极对称嵌入在主通道两侧，一侧微型电极通过通孔与主通道连接，与另一侧微型电极在主通道处形成一高梯度不均匀电场。本发明通过不对称小孔结构及3D微型电极产生高梯度不均匀电场，利用介电泳力实现不同粒径细胞外泌体颗粒的分离，可用于细胞外泌体分离纯化。

技术领域

本发明涉及细胞外泌体分离技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于不对称孔的直流介电泳细胞外泌体分离装置及方法。

背景技术

近年来，人们越来越关注生物液体中循环细胞外泌体的表征，以提高生物标志物检测策略的敏感性和特异性。例如，小的细胞外囊泡(sEVs)直径在几十微米到几百微米之间，可以在各种生物液体中循环。细胞外囊泡的蛋白质，DNA和RNA概况在癌症进展和治疗过程中受到调节，因此可以基于其分子概况用于疾病进展的非侵入性监测。目前已经开发出许多技术来选择性地从生物流体中的其他循环碎片和细胞中分离出此类物质。这些方法包括差速离心法，密度梯度分离法，亲和捕获法，尺寸排阻色谱法和超滤法或以上方法组合的方法，这些方法会根据大小，密度和表面标记分离出颗粒多样性。然而，这些方法相对麻烦，本质上产量低且价格昂贵，并且需要大量的生物流体，因此限制了它们在临床或诊断环境中的常规应用。

微流控芯片系统已成为充满前途的工具，可用于快速，高效，强大地聚焦并从生物流体中分离微米及纳米级目标。实际上，已经显示出多种微流控技术对于这种目的是有效的。基于所涉及的操纵方式，这些方法可以分为主动式或被动式两种。其中，介电泳(DEP)、磁电泳(MP)和声电泳(AP)等主动技术依赖于应用外力场，可以实现对颗粒的精确操控和分选。而夹流分流(PFF)、确定性侧向位移(DLD)和惯性微流体等被动式技术仅依赖于几何和流体特性(即内在流体动力)的控制，对颗粒的分选缺乏精确操控。在主动式操控方法中，介电泳(DEP)分离技术成为最受欢迎的技术之一，已经广泛应用于颗粒分选及生物细胞分选等领域。基于微流控芯片系统的介电泳分离技术，可以降低样品的消耗，实时控制样品的分离过程。

基于微流控芯片系统的介电泳分离技术中，电极的设计是微流控系统设计的关键。在传统的分离芯片中，常常使用平面电极来产生非均匀电场。平面电极一般布置在通道的底部或者顶部，只能在距离电极较近的区域产生电场，对微粒的操纵范围比较有限，分离效率较低。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于不对称孔的直流介电泳细胞外泌体分离装置及方法。本发明通过不对称小孔结构及3D微型电极产生高梯度不均匀电场，利用介电泳力实现不同粒径细胞外泌体颗粒的分离。可用于细胞外泌体分离纯化，同时也可以推广应用于其他纳米颗粒分离纯化等领域。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于不对称孔的直流介电泳细胞外泌体分离装置，包括相互贴合的第一基板和第二基板；

第一基板上设置有主通道、两个进样通道以及三个出样通道，每个进样通道和每个出样通道均与主通道连接，且每个进样通道设置有一进样口，每个出样通道设置有一出样口；主通道的一侧壁开设有两个通孔；

第二基板上设置有两对微型电极，两对微型电极对称嵌入在主通道两侧，一侧微型电极通过通孔与主通道连接，与另一侧微型电极在主通道处形成一高梯度不均匀电场。

进一步地，所述主通道沿流体的流动方向依次设置为液体交汇区和颗粒分离区，所述液体交汇区与两个进样通道直接相连，所述颗粒分离区通过不对称孔与一对3D微型电极相连，并沿流体流动方向与三个出样通道直接相连。

进一步地，所述两对微型电极包括一对3D微型电极和一对供电平面电极；其中：