一種基于微孔膜的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離裝置及方法
1.本發(fā)明涉及分析化學(xué)的微流控領(lǐng)域，特別涉及一種基于微孔膜的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離裝置及方法。
背景技術(shù)：
2.單細(xì)胞/單顆粒分析是當(dāng)前科學(xué)前沿研究的熱點(diǎn)之一。如何高效生成單細(xì)胞/單顆粒液滴陣列是一大挑戰(zhàn)。液滴是指一相液體被與其互不相溶的另一相或者多相液體隔離形成的非連續(xù)流體。其中，構(gòu)成液滴，不連續(xù)的一相被稱為分散相，間隔液滴的液體被稱為連續(xù)相。在微流控領(lǐng)域，最常見的液滴體系以水溶液為分散相，礦物油或者氟油為連續(xù)相，其中的液滴體積通常為皮升至納升級。目前，已有的單細(xì)胞/單顆粒液滴生成技術(shù)有基于泊松分布的隨機(jī)液滴生成技術(shù)與基于封閉式微流控芯片的主被動捕獲單細(xì)胞/單顆粒液滴生成技術(shù)。在隨機(jī)單細(xì)胞液滴生成技術(shù)中，細(xì)胞在液滴中的分布是隨機(jī)的，因此可能出現(xiàn)空液滴或者多個(gè)細(xì)胞在同一液滴中；為了盡量避免多細(xì)胞液滴出現(xiàn)，通常該方法生成的液滴中平均每個(gè)液滴的細(xì)胞含量不到0.1個(gè)細(xì)胞，即僅有少數(shù)液滴含有單個(gè)細(xì)胞，大多數(shù)液滴中不含有細(xì)胞。主被動單細(xì)胞捕獲液滴生成技術(shù)通常能夠確保大多數(shù)液滴中均有單個(gè)細(xì)胞，但該技術(shù)通常在封閉式微流控芯片中實(shí)現(xiàn)，例如基于quake閥的單細(xì)胞液滴生成技術(shù)。
3.在傳統(tǒng)方法中，通過將細(xì)胞自然沉降在培養(yǎng)皿底部，然后利用毛細(xì)管探針吸取的方法可以捕獲單細(xì)胞并生成單細(xì)胞液滴。然而，與隨機(jī)液滴生成技術(shù)類似，該方法仍然存在因多個(gè)細(xì)胞位置接近而同時(shí)被吸取，進(jìn)而產(chǎn)生多細(xì)胞液滴的可能性。此外，由于細(xì)胞形態(tài)多樣，該方法通常采用人工判讀目標(biāo)細(xì)胞，因而難以實(shí)現(xiàn)完全自動化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
4.本發(fā)明提供了一種基于微孔膜的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離裝置及方法，可以用于單細(xì)胞、單微球、單磁珠等多種單細(xì)胞/單顆粒的捕獲、分離與單細(xì)胞/單顆粒液滴陣列的高通量自動化生成。
5.通過采用微孔膜預(yù)先捕獲單細(xì)胞/單顆粒的方法，本發(fā)明解決了傳統(tǒng)方法中容易生成多顆粒液滴與自動化困難兩個(gè)痛點(diǎn)。而通過采用序控液滴陣列(sequential operation droplet array,soda)技術(shù)實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞/單顆粒液滴陣列的生成，則不僅實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞/單顆粒液滴的微型化，使單細(xì)胞/單顆粒液滴體積從常規(guī)的微升級降低到皮升至納升級，還實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞/單顆粒液滴生成的高通量、自動化，使得大規(guī)模單細(xì)胞/單顆粒液滴陣列的生成成為可能。
6.本發(fā)明提供的方案如下：
7.一種基于微孔膜的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離裝置，包括：用于操作皮升至納升級的液體超微量液體操作系統(tǒng)；用于捕獲單細(xì)胞/單顆粒形成單細(xì)胞/單顆粒陣列的單細(xì)胞/單顆粒陣列化捕獲系統(tǒng)；以及用于接納單細(xì)胞/單顆粒的單細(xì)胞/單顆粒容器；
8.所述單細(xì)胞/單顆粒陣列化捕獲系統(tǒng)包括：
9.具有至少一個(gè)第一腔室和至少一個(gè)第二腔室的液池；
10.設(shè)置在液池內(nèi)將第一腔室和第二腔室分隔開的微孔膜；
11.所述第一腔室和第二腔室具有能夠產(chǎn)生壓差的位置關(guān)系，或者包括能夠在第一腔室和第二腔室產(chǎn)生壓差的氣壓控制器。
12.作為優(yōu)選，所述液體超微量液體操作系統(tǒng)包括：
13.用于吸取、轉(zhuǎn)移或釋放(打出)單細(xì)胞/單顆粒的毛細(xì)管探針；
14.對毛細(xì)管探針提供動力的超微量液體泵。
15.本發(fā)明通過采用微孔膜預(yù)先捕獲單細(xì)胞/單顆粒，形成單細(xì)胞/單顆粒陣列，然后通過毛細(xì)管探針吸取單細(xì)胞/單顆粒，最后將單細(xì)胞/單顆粒注射到單細(xì)胞/單顆粒容器中，進(jìn)而分離單細(xì)胞/單顆粒。
16.進(jìn)一步的，超微量液體泵可以是但不限于注射泵、氣動壓力泵、蠕動泵、隔膜泵、壓電泵、電滲流泵等。優(yōu)選的，超微量液體泵是注射泵。
17.進(jìn)一步的，毛細(xì)管探針可以由毛細(xì)管拉制而成，也可以由注塑工藝批量生產(chǎn)。優(yōu)選的，毛細(xì)管探針由石英毛細(xì)管拉制而成。
18.進(jìn)一步的，毛細(xì)管探針尖端孔徑在0.1μm～1mm之間。優(yōu)選的，毛細(xì)管探針尖端孔徑在1μm～200μm之間。更優(yōu)選的，根據(jù)待轉(zhuǎn)移單細(xì)胞/單顆粒尺寸確定適合的毛細(xì)管探針尖端孔徑。
19.進(jìn)一步的，微孔膜(4)表面具有規(guī)則排列成陣列的微通孔，微通孔直徑在0.1μm～1mm之間，孔深度在0.1μm～1mm之間，通孔形狀可以是但不僅限于圓柱形、圓臺形、方臺形與水滴形等。優(yōu)選的，微通孔直徑為1μm～200μm，孔深度為1μm～200μm，通孔形狀為圓柱形。
20.進(jìn)一步的，微孔膜材質(zhì)可以是但不僅限于su-8光膠、二氧化硅、氮化硅等。
21.進(jìn)一步的，微孔膜可以但不一定要附著在不銹鋼片、硅片等基片上，以提高膜的機(jī)械強(qiáng)度。
22.進(jìn)一步的，微孔膜表面可以經(jīng)過低吸附處理，能夠避免單細(xì)胞/單顆粒吸附在微孔膜表面。
23.進(jìn)一步的，所述液池為上部開口的結(jié)構(gòu)，該液池內(nèi)壁設(shè)有繞內(nèi)壁設(shè)置的支撐件；所述微孔膜四周與所述環(huán)形支撐件密封固定；液池中，環(huán)形支撐件和微孔膜上方為所述第一腔室，下方為所述第二腔室。
24.進(jìn)一步的，所述第二腔室內(nèi)設(shè)有液體出口；還包括液流控制器，該控制器具有設(shè)置在所述第一腔室內(nèi)、且沿腔室內(nèi)壁相對設(shè)置的入口a與出入口b。作為優(yōu)選，所述液流控制器為帶有過濾器的隔膜泵。
25.進(jìn)一步的，所述液池內(nèi)還包括第三腔室，該第三腔室與所述液體出口連通；當(dāng)?shù)谌皇覟槊荛]結(jié)構(gòu)時(shí)，所述氣壓控制器可通過調(diào)整第三腔室內(nèi)的壓力實(shí)現(xiàn)對第一腔室和第二腔室壓差的調(diào)整。
26.進(jìn)一步的，液池中裝有單細(xì)胞/單顆粒載液。液池包含上腔室與下腔室兩個(gè)腔室，在安裝微孔膜后，上、下兩個(gè)腔室被分隔開來，因而可以在上腔室與下腔室之間形成壓強(qiáng)差。
27.進(jìn)一步的，單細(xì)胞/單顆粒容器可以是但不僅限于液滴芯片、標(biāo)準(zhǔn)孔板、塑料離心管、載玻片等容器。優(yōu)選的，單細(xì)胞/單顆粒容器是液滴芯片或標(biāo)準(zhǔn)孔板。
28.一種單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離方法，利用上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的裝置，包括如下步驟：
29.i、在液池中添加空白載液，并安裝微孔膜；
30.ii、控制液池的第一腔室(或上腔室)的壓強(qiáng)略高于第二腔室(或下腔室)的壓強(qiáng)；
31.iii、在液池第一腔室中加入含有單細(xì)胞/單顆粒的液體；在第一、第二腔室壓強(qiáng)差的驅(qū)動下，單細(xì)胞/單顆粒流向其附近的微孔膜并被微孔膜捕獲，構(gòu)成單細(xì)胞/單顆粒陣列；
32.iv、在第一腔室中產(chǎn)生液流，將未能被微孔膜捕獲的單細(xì)胞/單顆粒洗去；
33.v、用毛細(xì)管探針吸取被微孔膜捕獲的單細(xì)胞/單顆粒，然后將毛細(xì)管探針轉(zhuǎn)移至單細(xì)胞/單顆粒容器上方，打出被吸取的單細(xì)胞/單顆粒，使單細(xì)胞/單顆粒轉(zhuǎn)移至單細(xì)胞/單顆粒容器中；
34.vi、重復(fù)步驟iv和v，直至將所需的單細(xì)胞/單顆粒全部轉(zhuǎn)移至單細(xì)胞/單顆粒容器中，完成單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離。
35.進(jìn)一步的，在步驟i中，空白載液需浸沒微孔膜。
36.進(jìn)一步的，在步驟ii中，第一腔室(上腔室)與第二腔室(下腔室)之間的壓強(qiáng)差的來源可以是但不僅限于液位差、氣壓差、流動液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)差等。優(yōu)選的，第一腔室(上腔室)與第二腔室(下腔室)之間的壓強(qiáng)差來源于液位差或氣壓差。
37.進(jìn)一步的，在步驟ii中，第一腔室(上腔室)與第二腔室(下腔室)之間的壓強(qiáng)差范圍為0.001～100000pa。優(yōu)選的，范圍為0.01～10000pa。
38.優(yōu)選的，在步驟iii中，可以通過輕柔吹打等方式引入一定流體流動，擴(kuò)展尚未被捕獲的單細(xì)胞/單顆粒運(yùn)動范圍，從而提高單細(xì)胞/單顆粒被微孔膜捕獲的概率。
39.進(jìn)一步的，在步驟iv中，液流的來源可以是但不僅限于移液手動吹打產(chǎn)生的液流與帶有過濾器的隔膜泵產(chǎn)生的液流。優(yōu)選的，液流為帶有過濾器的隔膜泵產(chǎn)生的單向液流。
40.進(jìn)一步的，在步驟v中，毛細(xì)管探針吸取微孔膜上的單細(xì)胞/單顆粒時(shí)，毛細(xì)管探針尖端與微孔膜的距離為0～5mm，吸取體積為0～100μl，吸取流速為0～10ml/s；優(yōu)選的，距離為0～0.5mm，吸取體積為0～10μl，吸取流速為0～1ml/s；更優(yōu)選的，距離為0～0.1mm，吸取體積為0～1μl，吸取流速為0～100μl/s。
41.進(jìn)一步的，在步驟v中，毛細(xì)管探針打出單細(xì)胞/單顆粒時(shí)，注射體積為1～200倍吸取體積，注射流速為0～10ml/s；優(yōu)選的，注射體積為1～50倍吸取體積，注射流速為0～1ml/s；更優(yōu)選的，注射體積為1～10倍吸取體積，注射流速為0～100μl/s。
42.進(jìn)一步的，在步驟v中，毛細(xì)管探針與單細(xì)胞/單顆粒容器之間的相對移動可以由人手工操作，也可以由計(jì)算機(jī)控制的自動平移臺自動完成。優(yōu)選的，該相對移動是由計(jì)算機(jī)控制的自動平移臺自動完成的。
43.本發(fā)明的裝置和操作方法，除了可以應(yīng)用于單細(xì)胞或單顆粒的捕獲與分離實(shí)驗(yàn)，得到包裹單細(xì)胞或單顆粒的液滴之外，還可以應(yīng)用于連續(xù)相中單液滴的捕獲與分離。
44.本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
45.與傳統(tǒng)自然沉降方法比較，本發(fā)明通過微孔膜預(yù)先捕獲單細(xì)胞/單顆粒為單細(xì)胞/單顆粒陣列，可以從根本上避免兩個(gè)單細(xì)胞/單顆粒之間距離過近的問題，使得毛細(xì)管探針每次吸取得到的均是單細(xì)胞/單顆粒，從而有效提高了單細(xì)胞/單顆粒分離的可靠性。這在
單細(xì)胞分析、單克隆制備等領(lǐng)域具有重要意義。
46.與隨機(jī)液滴生成技術(shù)比較，本發(fā)明能夠大規(guī)模、高概率地生成單細(xì)胞/單顆粒液滴，且與已有的序控液滴陣列技術(shù)高度兼容，有效解決了該技術(shù)難以高概率地生成單細(xì)胞/單顆粒液滴的問題，為后續(xù)將該技術(shù)應(yīng)用于單細(xì)胞分析打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
47.與主被動捕獲式單細(xì)胞液滴生成技術(shù)比較，本發(fā)明有效解決了單細(xì)胞液滴被限制在封閉芯片中而難以展開后續(xù)進(jìn)一步操作的問題，即在開放式環(huán)境中可直接尋址的單細(xì)胞液滴陣列有效提高了單細(xì)胞分析的靈活性與可及性。
48.本發(fā)明裝置易于構(gòu)建，操作方便，可靠性好。
49.基于以上優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明在單細(xì)胞分析、單克隆制備、單細(xì)胞相互作用研究等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
附圖說明
50.圖1是一種基于微孔膜的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離裝置示意圖。
51.圖2是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)說明圖。
52.圖3是實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)說明圖。
具體實(shí)施方式
53.下面將對本發(fā)明進(jìn)行實(shí)例闡述。
54.實(shí)施例1
55.該實(shí)施例將本發(fā)明用于分離得到單磁珠。
56.如圖1和圖2所示，一種基于微孔膜的單磁珠捕獲與分離裝置，包括：
57.i.超微量液體操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括精密注射泵1和毛細(xì)管探針2。該系統(tǒng)用于操作皮升至納升級的液體。
58.ii.磁珠陣列化捕獲系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液池3、帶有不銹鋼邊框的微孔膜4。該系統(tǒng)用于捕獲磁珠5形成磁珠陣列。
59.iii.標(biāo)準(zhǔn)1536孔板作為單顆粒容器。
60.液池為開口結(jié)構(gòu)，包括第一腔室、第二腔室和第三腔室，圖中第一腔室為上腔室8，第二腔室為下腔室9，第三腔室為側(cè)腔室10。利用微孔膜4將上腔室8和下腔室9分隔開。同時(shí)液池內(nèi)壁設(shè)有繞內(nèi)壁設(shè)置的支撐件，實(shí)際使用時(shí)，微孔膜四周被緊密粘貼在不銹鋼邊框上，而不銹鋼邊框與液池中的支撐件密封固定。下腔室9與側(cè)腔室10之間設(shè)有出液口。
61.在該實(shí)施例中，磁珠的尺寸在20～30μm之間。
62.在該實(shí)施例中，超微量液體操作系統(tǒng)固定于手動三位平移臺上，使得毛細(xì)管探針可以在微孔膜與標(biāo)準(zhǔn)1536孔板上精確定位。
63.在該實(shí)施例中，毛細(xì)管探針2由石英毛細(xì)管拉制而成，毛細(xì)管尖端孔徑為50～60μm。
64.在該實(shí)施例中，帶有不銹鋼邊框的微孔膜4(簡寫為微孔膜4)的主體部分材質(zhì)是厚度為20μm的su8光膠，其四周與不銹鋼邊框緊密粘附。微孔膜表面具有正交排列的微通孔，微通孔直徑為～8μm，通孔形狀為圓臺形。不銹鋼邊框僅為微孔膜提供支撐作用，中央有孔洞，使微孔膜上的所有微通孔暴露在外，不被遮擋。
65.在該實(shí)施例中，液池3中裝有磷酸鹽緩沖溶液(pbs)6作為空白載液。
66.在該實(shí)施例中，按照如下步驟操作：
67.a.在液池3中添加pbs6至確保能夠浸沒微孔膜4，然后安裝微孔膜4。
68.b.在液池3的上腔室8中加入一定量pbs6，使其高于下腔室9液面10mm，以產(chǎn)生捕獲磁珠所需的壓強(qiáng)差。
69.c.在液池3上腔室中加入含有磁珠5的溶液。在液池3上、下腔室壓強(qiáng)差的驅(qū)動下，磁珠5被微孔膜4捕獲，構(gòu)成單顆粒陣列。通過人工用移液輕柔吹打等方式引入一定擾動，可以擴(kuò)展尚未被捕獲的磁珠5的運(yùn)動范圍，從而提高磁珠5被捕獲的概率。
70.d.通過人工用移液在上腔室8中產(chǎn)生液流，將未能被微孔膜4捕獲的磁珠5洗去。
71.e.人工操作手動三維平移臺，使毛細(xì)管探針2吸取被微孔膜4捕獲的磁珠5，然后將毛細(xì)管轉(zhuǎn)移至標(biāo)準(zhǔn)1536孔板7的目標(biāo)孔上方，打出磁珠5，使磁珠轉(zhuǎn)移至目標(biāo)孔中。
72.f.重復(fù)步驟iv和v，直至將所需的磁珠5全部轉(zhuǎn)移至1536孔板7中。
73.在步驟e中，毛細(xì)管探針2吸取微孔膜4上的磁珠5時(shí)，毛細(xì)管探針2尖端與微孔膜的距離為0.05mm，吸取體積為200nl，吸取流速為1μl/s；毛細(xì)管探針2打出磁珠時(shí)，注射體積為1μl，注射流速為1μl/s。
74.本實(shí)施例中，通過手動操作96次，可成功將96個(gè)單磁珠分離到1536孔板中，分離成功率為100％。
75.實(shí)施例2
76.該實(shí)施例將本發(fā)明用于分離得到連續(xù)相中的單液滴。
77.本實(shí)施例的裝置及其操作方法與實(shí)施例1類似，但操作目標(biāo)由磁珠改為直徑60μm的熒光素鈉水溶液液滴；空白載液(連續(xù)相)為礦物油；微孔膜的微通孔直徑為15μm；液面差由10mm改為3mm。
78.本實(shí)施例中，通過手動操作96次，可成功將95個(gè)單液滴分離到1536孔板中，分離成功率為～99％
79.實(shí)施例3
80.如圖3所示，該實(shí)施例將本發(fā)明用于單細(xì)胞液滴陣列的生成。
81.一種基于微孔膜的單細(xì)胞捕獲與單細(xì)胞液滴陣列生成裝置，包括：
82.i.超微量液體操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括精密注射泵1和毛細(xì)管探針2。該系統(tǒng)用于操作皮升至納升級的液體。
83.ii.單細(xì)胞陣列化捕獲系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液池3、微孔膜4、氣壓控制器15與液流控制器。該系統(tǒng)用于捕獲單細(xì)胞5a形成單細(xì)胞陣列。
84.iii.液滴芯片7a。
85.在該實(shí)施例中，細(xì)胞尺寸為10～15μm。
86.在該實(shí)施例中，超微量液體操作系統(tǒng)固定于由計(jì)算機(jī)程序控制的電動三維平移臺上，使得毛細(xì)管探針可以在微孔膜4與液滴芯片7a上精確定位。
87.在該實(shí)施例中，毛細(xì)管探針2由石英毛細(xì)管拉制而成，尖端孔徑為40～60μm。為了生成液滴，毛細(xì)管表面經(jīng)過低表面能處理。
88.在該實(shí)施例中，微孔膜4材質(zhì)為厚度為2μm的二氧化硅，并且附著在硅基片上以提高膜的機(jī)械強(qiáng)度。微孔膜4表面具有正六邊形排列的微通孔陣列，微通孔直徑為6μm，通孔形
狀為圓柱形。微孔膜4整體經(jīng)過低吸附處理，能夠避免細(xì)胞5a粘附在微孔膜4表面。
89.在該實(shí)施例中，液池3中裝有pbs6作為空白載液。
90.在該實(shí)施例中，液流控制器具有兩個(gè)出入口，即出入口a13與出入口b14。
91.在該實(shí)施例中，按照如下步驟操作：
92.(a)在液池3中添加pbs至確保能夠浸沒微孔膜4，然后安裝微孔膜4。
93.(b)打開氣壓控制器，使液池3的下腔室9內(nèi)的氣壓相對大氣壓為-100pa。
94.(c)在液池3上腔室8中加入含有細(xì)胞5a的pbs6。在液池3上、下腔室壓強(qiáng)差的驅(qū)動下，細(xì)胞5a被微孔膜4捕獲，構(gòu)成單細(xì)胞陣列。打開液流控制器，在出入口a13與出入口b14之間產(chǎn)生一定往復(fù)液流，可以擴(kuò)展尚未被捕獲的細(xì)胞5a的運(yùn)動范圍，從而提高細(xì)胞5a被微孔膜4捕獲的概率。
95.(d)操作液流控制器，在出入口a13與出入口b14之間形成單向液流，將未能被微孔膜4捕獲的細(xì)胞5a洗去。
96.(e)用毛細(xì)管探針2吸取被微孔膜4捕獲的單細(xì)胞5a，然后將毛細(xì)管轉(zhuǎn)移至液滴芯片7a上方，打出單細(xì)胞5a，使單細(xì)胞轉(zhuǎn)移至液滴芯片7a中生成液滴12。
97.(f)重復(fù)步驟iv和v，直至將所需的單細(xì)胞5a全部轉(zhuǎn)移至液滴芯片7a中。
98.(g)在液滴芯片中蓋礦物油11，避免生成的液滴在后續(xù)操作中蒸發(fā)。
99.在該實(shí)施例的步驟(e)中，毛細(xì)管探針2吸取微孔膜4上的單細(xì)胞5a時(shí)，毛細(xì)管探針2尖端與微孔膜的距離為0.05mm，吸取體積為50nl，吸取流速為1μl/s；毛細(xì)管探針2打出單細(xì)胞時(shí)，注射體積為150nl，注射流速為μl/s。
100.本實(shí)施例中，程序自動操作96次，可成功將96個(gè)單細(xì)胞5a轉(zhuǎn)移到液滴芯片7a上，產(chǎn)生96個(gè)單細(xì)胞液滴，單細(xì)胞液滴生成成功率為100％。
101.實(shí)施例4
102.該實(shí)施例將本發(fā)明用于生成單細(xì)胞+單磁珠液滴，以便于后續(xù)單細(xì)胞mrna測序分析的進(jìn)行。
103.本實(shí)施例的裝置及其操作方法與實(shí)施例3類似，但在單細(xì)胞液滴生成后，本實(shí)施例采用相同方法繼續(xù)向單細(xì)胞液滴中轉(zhuǎn)入單個(gè)磁珠，以生成單細(xì)胞+單磁珠液滴。
104.本實(shí)施例中，程序自動操作96次，可成功將96個(gè)單細(xì)胞5a轉(zhuǎn)移到液滴芯片7a上；然后繼續(xù)操作96次，向96個(gè)單細(xì)胞液滴中轉(zhuǎn)入單個(gè)磁珠，最終產(chǎn)生95個(gè)單細(xì)胞單磁珠液滴，單細(xì)胞單磁珠液滴生成成功率為～99％。
技術(shù)特征：
1.一種基于微孔膜的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離裝置，其特征在于，包括：用于操作皮升至納升級的液體超微量液體操作系統(tǒng)；用于捕獲單細(xì)胞/單顆粒形成單細(xì)胞/單顆粒陣列的單細(xì)胞/單顆粒陣列化捕獲系統(tǒng)；以及用于接納單細(xì)胞/單顆粒的單細(xì)胞/單顆粒容器；所述單細(xì)胞/單顆粒陣列化捕獲系統(tǒng)包括：具有至少一個(gè)第一腔室和至少一個(gè)第二腔室的液池；設(shè)置在液池內(nèi)將第一腔室和第二腔室分隔開的微孔膜；所述第一腔室和第二腔室具有能夠產(chǎn)生壓差的位置關(guān)系，或者包括能夠在第一腔室和第二腔室產(chǎn)生壓差的氣壓控制器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微孔膜的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離裝置，其特征在于，所述液體超微量液體操作系統(tǒng)包括：用于吸取、轉(zhuǎn)移或釋放單細(xì)胞/單顆粒的毛細(xì)管探針；對毛細(xì)管探針提供動力的超微量液體泵。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微孔膜的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離裝置，其特征在于，所述液池為上部開口的結(jié)構(gòu)，該液池內(nèi)壁設(shè)有繞內(nèi)壁設(shè)置的支撐件；所述微孔膜四周與所述環(huán)形支撐件密封固定；液池中，環(huán)形支撐件和微孔膜上方為所述第一腔室，下方為所述第二腔室。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于微孔膜的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離裝置，其特征在于，所述第二腔室內(nèi)設(shè)有液體出口；還包括液流控制器，該控制器具有設(shè)置在所述第一腔室內(nèi)、且沿腔室內(nèi)壁相對設(shè)置的入口a與出入口b。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于微孔膜的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離裝置，其特征在于，所述液池內(nèi)還包括第三腔室，該第三腔室與所述液體出口連通；當(dāng)?shù)谌皇覟槊荛]結(jié)構(gòu)時(shí)，所述氣壓控制器可通過調(diào)整第三腔室內(nèi)的壓力實(shí)現(xiàn)對第一腔室和第二腔室壓差的調(diào)整。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微孔膜的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離裝置，其特征在于，毛細(xì)管探針尖端孔徑在0.1μm～1mm之間；微通孔直徑在0.1μm～1mm之間；孔深度在0.1μm～1mm之間。7.一種單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離方法，其特征在于，利用權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的裝置，包括如下步驟：i、在液池中添加空白載液，并安裝微孔膜；ii、控制液池的第一腔室的壓強(qiáng)略高于第二腔室的壓強(qiáng)；iii、在液池第一腔室中加入含有單細(xì)胞/單顆粒的液體；在第一、第二腔室壓強(qiáng)差的驅(qū)動下，單細(xì)胞/單顆粒流向其附近的微孔膜并被微孔膜捕獲，構(gòu)成單細(xì)胞/單顆粒陣列；iv、在第一腔室中產(chǎn)生液流，將未能被微孔膜捕獲的單細(xì)胞/單顆粒洗去；v、用毛細(xì)管探針吸取被微孔膜捕獲的單細(xì)胞/單顆粒，然后將毛細(xì)管探針轉(zhuǎn)移至單細(xì)胞/單顆粒容器上方，打出被吸取的單細(xì)胞/單顆粒，使單細(xì)胞/單顆粒轉(zhuǎn)移至單細(xì)胞/單顆粒容器中；vi、重復(fù)步驟iv和v，直至將所需的單細(xì)胞/單顆粒全部轉(zhuǎn)移至單細(xì)胞/單顆粒容器中，完成單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離方法，其特征在于，第一腔室與第二腔室之間的壓強(qiáng)差范圍為0.001～100000pa；在步驟v中，吸取微孔膜上的單細(xì)胞/單顆粒
時(shí)，毛細(xì)管探針尖端與微孔膜的距離為0～5mm，吸取體積為0～100μl，吸取流速為0～10ml/s；毛細(xì)管探針打出單細(xì)胞/單顆粒時(shí)，注射體積為1～200倍吸取體積，注射流速為0～10ml/s。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離方法，其特征在于，步驟iii中，可選擇的通過輕柔吹打引入一定流體流動，擴(kuò)展尚未被捕獲的單細(xì)胞/單顆粒運(yùn)動范圍，提高單細(xì)胞/單顆粒被微孔膜捕獲的概率。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離方法，其特征在于，單細(xì)胞/單顆粒尺寸為0.1μm～1mm。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于微孔膜的單細(xì)胞/單顆粒捕獲與分離裝置，包括：用于操作皮升至納升級的液體超微量液體操作系統(tǒng)；用于捕獲單細(xì)胞/單顆粒形成單細(xì)胞/單顆粒陣列的單細(xì)胞/單顆粒陣列化捕獲系統(tǒng)；以及用于接納單細(xì)胞/單顆粒的單細(xì)胞/單顆粒容器；所述單細(xì)胞/單顆粒陣列化捕獲系統(tǒng)包括：具有至少一個(gè)第一腔室和至少一個(gè)第二腔室的液池；設(shè)置在液池內(nèi)將第一腔室和第二腔室分隔開的微孔膜；所述第一腔室和第二腔室具有能夠產(chǎn)生壓差的位置關(guān)系，或者包括能夠在第一腔室和第二腔室產(chǎn)生壓差的氣壓控制器。本發(fā)明裝置易于構(gòu)建，操作方便，可靠性好。性好。性好。
