质谱取样微流控装置以及质谱检测设备

本申请涉及单细胞质谱取样，特别是涉及一种用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置以及质谱检测设备。

背景技术：

1、对活体单细胞进行亚细胞水平的分析可获取物质空间分布的信息，有助于在细微之处探查到生理及病理过程的早期发生发展规律，对于生命医学等领域具有重要意义。现有的亚细胞水平的分析主要采用光学方法，例如通过荧光、化学发光等途径判断胞内目标物质的分布，但上述光学方法能同时检测的物种数目有限，且需要预先知道所要检测的物质信息才能设计对应的光学检测体系。

2、进一步地，质谱能够同时检测成百上千种物质，具备检测未知物质的能力，但质谱需要将样品注入进仪器才能分析，取样、进样等过程中会丢失物质的空间信息。现有的高精度亚细胞质谱方法有细胞穿刺取样法和质谱成像法(maldi，sims等)，前者只能吸取细胞质等胞内流动性物质而无法对细胞膜、骨架等固定性成分进行取样，后者所需要的洗涤、干燥、细胞固定等样品前处理操作会导致细胞在被取样前已经死亡并使得部分物质流失，分析准确性和全面性有待提升。因此有必要发展高精度的质谱取样方法，从活体单细胞上对目标亚细胞微区进行全面取样，进而为亚细胞质谱分析提供支持。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置。本发明的用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置能够实现了对活单细胞上亚细胞域的取样，为亚细胞质谱在线分析提供支持，为单细胞精准分析打下基础。

2、本申请一实施例提供了一种用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置。

3、一种用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置，包括样品操控系统以及微流控系统，所述微流控系统置于所述样品操控系统的上方，

4、其中，所述微流控系统包括定位机构、流动注射泵以及固定于所述定位机构上的微流控探针，所述定位机构用于控制所述微流控探针在三维方向上运动，所述微流控探针的底部具有用于扣住目标单细胞的图案化结构，所述图案化结构能够运动至与培养皿的表面接触，图案化结构的预设位置通过通道连接到所述微流控探针外部的质谱进样口管路上；

5、所述样品操控系统包括可控温的支撑组件、培养皿及检测机构，所述培养皿放置在所述支撑组件上，所述支撑组件能够沿着x轴方向、y轴方向运动，所述培养皿用于放置细胞样品并保持细胞活性并操控样品位置，所述支撑组件的下方设置有用于实时观察样品的所述检测机构。

6、在其中一些实施例中，所述图案化结构包括第一通道、第二通道以及微腔室，所述微腔室用于扣住目标单细胞，所述第一通道与所述第二通道分别连通于所述微腔室，所述第一通道与所述第二通道分别用于注入溶液和流出溶液。

7、在其中一些实施例中，所述第一通道的数量为多个，多个所述第一通道呈发散状分布；

8、和/或，所述第二通道的数量为多个，多个所述第二通道呈发散状分布。

9、在其中一些实施例中，所述图案化结构能够实现多个所述第一通道注入溶液以及多个所述第二通道流出溶液，或者所述图案化结构能够实现一个所述第一通道注入溶液以及多个所述第二通道流出溶液，或者所述图案化结构能够实现多个所述第一通道注入溶液以及一个所述第二通道流出溶液。

10、在其中一些实施例中，所述第一通道与所述第二通道分别设置在所述微腔室相对的两侧。

11、在其中一些实施例中，所述培养皿内的细胞样品的种植密度为102～104个/平方厘米。

12、在其中一些实施例中，所述定位机构为xyz定位器，所述定位机构能够进行x轴方向、y轴方向以及z轴方向的运动。

13、在其中一些实施例中，所述样品操控平台还包括检测机构，所述支撑组件的下方设置有所述检测机构，其中，所述检测机构为显微镜，所述显微镜的物镜朝向于所述支撑组件。

14、在其中一些实施例中，所述支撑组件能够控制所述培养皿的温度为37℃。

15、本申请一实施例还提供了一种质谱检测设备。

16、一种质谱检测设备，包括用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置。

17、本发明用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置，相较于传统技术中的技术方案，具有以下有益效果：

18、1、本发明通过操控微流控探头底部微腔室内的流体流动来对活体单细胞的目标亚细胞域进行取样，能够对单细胞特定亚细胞位置的大量成分进行同时分析，并具备检测未知物质的能力。

19、2、本发明所注入的流体既可以是能溶解细胞组分的溶剂，用于对目标亚细胞域组分的提取，也可以是对细胞无损伤的流体，用于在线收集目标亚细胞域的外分泌物质。除一些特殊应用需求(例如用溶剂溶解细胞核区域进行取样)，在多数应用场景下本方法所取样后的细胞仍可存活乃至再生，从而使得多次从同一活细胞上取样分析成为可能，对于生命科学研究具有重要意义。

20、3、本发明可用于研究单细胞不同部位的成分差异，从而在细微之处为生理病理早期过程相关研究提供重要信息。

21、4、本发明可通过注入损伤性物质对亚细胞域进行损伤，并同时进行质谱分析，可用于探究损伤前后伤口附近的成分变化，也可研究细胞修复伤口、再生新肢后的成分是否与之前有所差异，深入揭示细胞性质。

技术特征：

1.一种用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置，其特征在于，包括样品操控系统以及微流控系统，所述微流控系统置于所述样品操控系统的上方，

2.根据权利要求1所述的用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置，其特征在于，所述图案化结构包括第一通道、第二通道以及微腔室，所述微腔室用于扣住目标单细胞，所述第一通道与所述第二通道分别连通于所述微腔室，所述第一通道与所述第二通道分别用于注入溶液和流出溶液。

3.根据权利要求2所述的用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置，其特征在于，所述第一通道的数量为多个，多个所述第一通道呈发散状分布；

4.根据权利要求3所述的用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置，其特征在于，所述图案化结构能够实现多个所述第一通道注入溶液以及多个所述第二通道流出溶液，或者所述图案化结构能够实现一个所述第一通道注入溶液以及多个所述第二通道流出溶液，或者所述图案化结构能够实现多个所述第一通道注入溶液以及一个所述第二通道流出溶液。

5.根据权利要求3所述的用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置，其特征在于，所述第一通道与所述第二通道分别设置在所述微腔室相对的两侧。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置，其特征在于，所述培养皿内的细胞样品的种植密度为102～104个/平方厘米。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置，其特征在于，所述定位机构为xyz定位器，所述定位机构能够进行x轴方向、y轴方向以及z轴方向的运动。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置，其特征在于，所述样品操控平台还包括检测机构，所述支撑组件的下方设置有所述检测机构，其中，所述检测机构为显微镜，所述显微镜的物镜朝向于所述支撑组件。

9.根据权利要求1-5任意一项所述的用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置，其特征在于，所述支撑组件能够控制所述培养皿的温度为37℃。

10.一种质谱检测设备，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置。

技术总结
本发明公开了一种用于对活体单细胞的亚细胞微区进行质谱取样微流控装置，包括样品操控系统及微流控系统，微流控系统置于样品操控系统的上方，其中，微流控系统包括定位机构、流动注射泵及固定于定位机构上的微流控探针，定位机构用于控制微流控探针在三维方向上运动，微流控探针的底部具有图案化结构，图案化结构的预设位置通过通道连接到微流控探针外部的质谱进样口管路上；样品操控系统包括可控温的支撑组件、培养皿及检测机构，培养皿放置在支撑组件上，培养皿用于放置细胞样品并保持细胞活性并操控样品位置，支撑组件的下方设置有用于实时观察样品的检测机构。本发明能用于对活单细胞上亚细胞域的多功能取样，实现亚细胞质谱在线分析。

技术研发人员：林金明,张强
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13