一种采用微流控技术筛选生物微球的方法以及装置

本发明涉及细胞筛选，尤其是涉及一种采用微流控技术筛选生物微球的方法以及装置。

背景技术：

1、生物微球由多种细胞或多个同种细胞组成，通常由悬浮的细胞沉降、团聚、定向分化或增殖而来，然而培养过程中可能出现微球结构松散，活性较差的情况，微球的多种物理状态的变化也受到增殖/状态、细胞种类、药物刺激等的影响。因此，筛选健康完整的生物微球，对其后续的应用非常重要。

2、传统通过明场影像观察的方式相对主观，难以精确和高通量地对微球状态进行判定，特别是有些内部细胞死亡或生长状态不佳的微球，显微镜观察下目力很难与健康微球区分，但实际微球内细胞间的连接已经松散。利用染色标记的判定方式，操作较为复杂，采用的染色药物多会对细胞造成伤害。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种不会对细胞造成伤害，能够准确筛选健康微球的方法。

2、为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种不会对细胞造成伤害，能够准确筛选健康微球的方法。

3、本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

4、一种采用微流控技术筛选生物微球的方法，包括以下步骤：

5、分离液驱动结构驱动分离液在分离液流道中流动，样品驱动结构驱动样品悬浮液在样品流道流动，所述分离液流道与所述样品流道交汇形成高压筛分区；

6、所述样品流道的宽度和/或高度小于样品的等效直径，样品在所述样品流道中呈挤压状态而沿所述样品流道方向变长，样品流经所述高压筛分区时，样品在分离液的液力作用下，样品产生挤压形变，同时由于高压高速的分离液流汇入下游，下游流速增加，与上游形成速度差，样品前端速度高于后端，样品受到拉伸力作用，当分离液的流速和压力到达阈值时，结构较为松散，细胞间连结力较弱的不健康生物微球将被分割成多段，而健康的微球保持稳定的形状；

7、分割后的微球以及保持稳定形状的微球经过样品分离腔筛选后，分割后的微球进入废液池，保持稳定形状的微球进入收集池。

8、进一步地，所述分离液流道以及所述样品流道的高度为样品等效直径的0.75倍至1.25倍。

9、进一步地，所述分离液流道宽度小于样品被挤压后的长度的三分之一。

10、进一步地，所述样品流道的数量为两个，两所述样品流道分别位于所述分离液流道的两侧。

11、进一步地，所述分离液流道与所述样品流道交汇处垂直，所述高压筛分区呈十字形。

12、进一步地，所述样品分离腔内设有分离筛柱阵列，所述分离筛柱阵列的分离筛柱之间的距离大于微球碎块的尺寸，而小于完整微球的尺寸。

13、本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

14、一种采用微流控技术筛选生物微球的装置，用于实施上述任意一种采用微流控技术筛选生物微球的方法，所述采用微流控技术筛选生物微球的装置包括微流控芯片，所述微流控芯片设有样品流道，所述微流控芯片还设有分离液流道，所述分离液流道与所述样品流道交汇并形成高压筛分区；所述分离液流道与所述样品流道的高度为样品高度的0.75-1.25倍，所述采用微流控技术筛选生物微球的装置还包括分离液驱动结构以及样品流体驱动结构，所述分离液驱动结构与所述分离液流道连通驱动所述分离液流道内的分离液，所述样品流体驱动结构与所述样品流道连通驱动所述样品流道内的样品流体。

15、进一步地，所述微流控芯片还设有样品分离腔，所述采用微流控技术筛选生物微球的装置包括收集池以及废液池，所述样品分离腔位于所述收集池以及所述高压筛分区之间，所述样品分离腔内设有分离筛，分割后的微球经过所述分离筛进入所述废液池，保持稳定形状的微球进入所述收集池。

16、进一步地，所述分离筛为分离筛柱阵列，所述分离筛柱阵列的分离筛柱之间的距离大于微球碎块的尺寸，而小于完整微球的尺寸。

17、进一步地，所述分离液流道宽度小于样品被挤压后的长度的三分之一。

18、相比现有技术，本发明一种采用微流控技术筛选生物微球的方法通过微流控芯片中交汇结构，样品流经所述高压筛分区时，样品在分离液的液力作用下，样品产生挤压形变，同时由于高压高速的分离液流汇入下游，下游流速增加，与上游形成速度差，样品前端速度高于后端，样品受到拉伸力作用，当分离液的流速和压力到达阈值时，结构较为松散，细胞间连结力较弱的不健康生物微球将被分割成多段，而健康的微球保持稳定的形状，健康的微球被筛选出来，整个筛选过程对样品的损伤较小，样品可以继续培养，能够准确筛选生物微球。

技术特征：

1.一种采用微流控技术筛选生物微球的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的采用微流控技术筛选生物微球的方法，其特征在于：所述分离液流道以及所述样品流道的高度为样品等效直径的0.75倍至1.25倍。

3.根据权利要求1所述的采用微流控技术筛选生物微球的方法，其特征在于：所述分离液流道宽度小于样品被挤压后的长度的三分之一。

4.根据权利要求1所述的采用微流控技术筛选生物微球的方法，其特征在于：所述样品流道的数量为两个，两所述样品流道分别位于所述分离液流道的两侧。

5.根据权利要求1所述的采用微流控技术筛选生物微球的方法，其特征在于：所述分离液流道与所述样品流道交汇处垂直，所述高压筛分区呈十字形。

6.根据权利要求1所述的采用微流控技术筛选生物微球的方法，其特征在于：所述样品分离腔内设有分离筛柱阵列，所述分离筛柱阵列的分离筛柱之间的距离大于微球碎块的尺寸，而小于完整微球的尺寸。

7.一种采用微流控技术筛选生物微球的装置，用于实施如权利要求1-6任意一项所述的采用微流控技术筛选生物微球的方法，所述采用微流控技术筛选生物微球的装置包括微流控芯片，所述微流控芯片设有样品流道，其特征在于：所述微流控芯片还设有分离液流道，所述分离液流道与所述样品流道交汇并形成高压筛分区；所述分离液流道与所述样品流道的高度为样品高度的0.75-1.25倍，所述采用微流控技术筛选生物微球的装置还包括分离液驱动结构以及样品流体驱动结构，所述分离液驱动结构与所述分离液流道连通驱动所述分离液流道内的分离液，所述样品流体驱动结构与所述样品流道连通驱动所述样品流道内的样品流体。

8.根据权利要求7所述的采用微流控技术筛选生物微球的装置，其特征在于：所述微流控芯片还设有样品分离腔，所述采用微流控技术筛选生物微球的装置包括收集池以及废液池，所述样品分离腔位于所述收集池以及所述高压筛分区之间，所述样品分离腔内设有分离筛，分割后的微球经过所述分离筛进入所述废液池，保持稳定形状的微球进入所述收集池。

9.根据权利要求8所述的采用微流控技术筛选生物微球的装置，其特征在于：所述分离筛为分离筛柱阵列，所述分离筛柱阵列的分离筛柱之间的距离大于微球碎块的尺寸，而小于完整微球的尺寸。

10.根据权利要求8所述的采用微流控技术筛选生物微球的装置，其特征在于：所述分离液流道宽度小于样品被挤压后的长度的三分之一。

技术总结
本发明公开了一种采用微流控技术筛选生物微球的方法以及装置，属于细胞筛选领域，通过微流控芯片中交汇结构，样品流经所述高压筛分区时，样品在分离液的液力作用下，样品产生挤压形变，同时由于高压高速的分离液流汇入下游，下游流速增加，与上游形成速度差，样品前端速度高于后端，样品受到拉伸力作用，当分离液的流速和压力到达阈值时，结构较为松散，细胞间连结力较弱的不健康生物微球将被分割成多段，而健康的微球保持稳定的形状，健康的微球因体积较大，后续可以根据体积大小通过微流控结构被筛选出来，整个筛选过程对样品的损伤较小，样品可以继续培养，能够准确筛选生物微球。

技术研发人员：杨天航,罗刚银,薛金冰,汪舜,翁良飞,王进贤,王弼陡
受保护的技术使用者：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29