一种细胞捕获筛和包括其的细胞捕获装置及其应用

技术领域

本发明涉及及生物学研究技术领域，尤其是涉及一种细胞捕获筛和包括其的细胞捕获装置及其应用。

背景技术

细胞是生命体结构和功能的基本单元，同时也是了解和研究生命体的规律的基础。通过捕获目标单细胞进行后续分析对于肿瘤早期诊断治疗、药物筛选、细胞生理病理研究具有重要的意义。

相关技术中，多通过与不同特异蛋白结合的生物法，通过细胞直径不同的物理法，通过细胞内部电荷不同的电离法等方法捕获细胞。利用特异蛋白结合来捕获细胞，容易出现细胞团簇，并往往需要预处理，从而导致捕获细胞的状态出现变化，影响后续分析。利用物理直径来捕获细胞，则容易出现材料极化堵塞的问题，且不利于捕获一些物理直径相近的细胞。利用电离法进行细胞捕获，存在泛用性不高、缺少长期实验数据验证等问题。

因此，提供一种能够不易出现堵塞，且能够对目标细胞进行特异性捕获的细胞捕获材料非常重要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种细胞捕获筛，能够对目标细胞进行特异性捕获，且不易出现堵塞问题。

本发明还提供一种细胞捕获装置。

本发明还提供上述细胞捕获筛或细胞捕获装置在细胞捕获中的应用。

根据本发明的第一方面实施例的细胞捕获筛，包括：

吸附层，所述吸附层设有表面设有多个第一通孔以及设有多个与目标细胞特异性结合的捕获分子；

过滤层，所述过滤层层叠连接在所述吸附层上，且位于所述捕获分子的对侧，所述过滤层上设有与所述第一通孔对应数量的第二通孔；

所述第一通孔与第二通孔同轴设置，共同构成第一流体通道。

根据本发明实施例的细胞捕获筛，至少具有如下有益效果：

实施例的细胞捕获筛无需对待处理样品进行其他预处理，只需过滤杂质和细胞团聚体后，即可捕获目标细胞，且捕获到的目标细胞能均匀地排布在吸附层上，小尺寸的细胞及其他生物分子通过第一流体通道流出，不容易出现堵塞的问题。

根据本发明的一些实施例，所述第一流体通道的孔径小于所述目标细胞的直径。

根据本发明的一些实施例，所述第一流体通道为锥形流体通道和圆柱形流体通道中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述第一流体通道包括锥形流体通道，所述锥形流体通道中的最窄孔径为4～7μm，最宽孔径为8～10μm。

根据本发明的一些实施例，所述第一流体通道包括圆柱形流体通道，所述圆柱形流体通道的孔径为4～10μm。

根据本发明的一些实施例，所述第一流体通道的分布密度为10

根据本发明的一些实施例，所述过滤层的厚度为15～25μm。

根据本发明的一些实施例，所述吸附层的厚度为10～20μm。

根据本发明的一些实施例，所述捕获分子包括能够特异性结合目标细胞的抗体、蛋白中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述吸附层和所述吸附层的透光率大于95％。优选为大于98％。

根据本发明的一些实施例，所述吸附层包括琼脂糖凝胶层。琼脂糖凝胶层中的琼脂糖含量为10wt％～15wt％。例如：可以为10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％。

根据本发明的一些实施例，所述过滤层包括PET过滤层、PC过滤层中的至少一种。

根据本发明的第二方面实施例的一种细胞捕获装置，包括上述第一方面实施例所述的细胞捕获筛以及，

基板，所述基板设有凹槽，所述凹槽内设有第一限位部件，所述细胞捕获筛水平设置在所述第一限位部件上；

限流板，所述限流板盖设在所述凹槽上，以将所述细胞捕获筛密闭在所述凹槽内，所述限流板朝向所述细胞捕获筛的一侧设置有第一凸壁和第二凸壁，所述第一凸壁和所述第二凸壁对称分布，所述细胞捕获筛、所述限流板、所述第一凸壁和所述第二凸壁共同围成第二流体通道，所述第二流体通道的两端设有进样口和出样口。

根据本发明实施例的细胞捕获装置，至少具有如下有益效果：

实施例的细胞捕获装置采用了上述实施例的细胞捕获筛的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。此外，实施例的细胞捕获装置通过设置限流板，增加了样品中目标细胞与吸附层接触的几率；并对进样口和出样口的位置进行限定，从而限定了样品流向，进一步避免了流体通道堵塞的问题，只有与捕获分子结合的目标细胞才会留下，其它的非特异性细胞和生物分子会被冲走，还保证了细胞分布的相对均匀，减少了细胞堆积。

根据本发明的一些实施例，所述基板上还设有用于固定所述限流板的第二限位部件。

根据本发明的一些实施例，所述细胞捕获筛与所述限流板之间的间隔为50～75μm。

根据本发明的一些实施例，所述凹槽底部与所述细胞捕获筛之间设有凸部。

根据本发明的一些实施例，所述第一凸壁和第二凸壁的高度为50～75μm。

根据本发明的一些实施例，所述第一凸壁和/或所述第二凸壁的内壁为曲面。

根据本发明的一些实施例，所述进样口和所述出样口相对设置，所述进样口和所述出样口的横截面积相等。

根据本发明的第三方面实施例的应用，具体为上述第一方面实施例所述的细胞捕获筛或上述第二方面实施例所述的细胞捕获装置在细胞捕获中的应用。

根据本发明的一些实施例，基于上述第一方面实施例所述的细胞捕获筛或上述第二方面实施例所述的细胞捕获装置实现目标细胞的捕获。

根据本发明的一些实施例，基于上述第一方面实施例所述的细胞捕获筛实现目标细胞的捕获的方法包括以下步骤：使含有目标细胞的样品流经所述细胞捕获筛的吸附层。

根据本发明的一些实施例，基于上述第二方面实施例所述的细胞捕获装置实现目标细胞的捕获的方法包括以下步骤：使含有目标细胞的样品由所述进样口流进，流经所述吸附层，所述出样口流出。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例的细胞捕获筛的俯视图；

图2是本发明一实施例的细胞捕获筛的结构示意图；

图3是本发明一实施例的细胞捕获筛的结构示意图；

图4是本发明一实施例的细胞捕获装置的结构示意图；

图5是细胞捕获装置的原理示意图；其中，A为本发明一实施例的细胞捕获装置；B为不设吸附层的细胞捕获装置；C为不设第一流体通道的细胞捕获装置；

图6是本发明一实施例的细胞捕获装置的的限流板的结构图。

附图标记：

吸附层100、第一通孔101、捕获分子102；

过滤层110、第二通孔111；

细胞捕获筛200；

基板210、凹槽211、第一限位部件212；

限流板220、第一凸壁221、第二凸壁222、进样口223、出样口224。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

参照图1至图2所示，本实施例提供的细胞捕获筛200，包括：

吸附层100，吸附层100设有表面设有多个第一通孔101以及设有多个与目标细胞特异性结合的捕获分子102；

过滤层110，过滤层110层叠连接在吸附层100上，且位于捕获分子102的对侧，过滤层110上设有与第一通孔101对应数量的第二通孔111；

第一通孔101与第二通孔111同轴设置，共同构成第一流体通道。

实施例的细胞捕获筛200无需对待处理样品进行其他预处理，只需过滤杂质和细胞团聚体后，即可捕获目标细胞，且捕获到的目标细胞能均匀地排布在吸附层100上，小尺寸的细胞及其他分子通过第一流体通道流出，不容易出现堵塞的问题。

具体地，第一流体通道的孔径小于目标细胞的直径。由此，利于对目标细胞的保留。

参照图2和3所示，第一流体通道为锥形流体通道和圆柱形流体通道中的至少一种。可以理解的是，本领域技术人员可以根据需要自行选择流体通道的形状，只要利于实现目标细胞的保留以及对小尺寸细胞和杂质的滤除即可。

例如：流体通道全部设置为锥形流体通道，或者流体通道全部设置为圆柱形流体通道，或者流体通道还可以是锥形流体通道和圆柱形流体通道混合设置。

具体地，第一流体通道包括锥形流体通道，锥形流体通道中的最窄孔径为4～7μm，最宽孔径为8～10μm。

具体地，第一流体通道包括圆柱形流体通道，圆柱形流体通道的孔径为4～10μm。

通过控制流体通道的孔径能够减少目标细胞的脱离，并且能够有效滤除其他小尺寸细胞和杂质，增加目标细胞的吸附几率。

具体地，第一流体通道的分布密度为10

具体地，捕获分子102包括能够特异性结合目标细胞的抗体、蛋白中的至少一种。例如：通过设置由Protein L特异蛋白和CD34抗体的捕获分子102，能够用于捕获内皮细胞。

具体地，过滤层110的厚度为15～25μm。

具体地，吸附层100的厚度为10～20μm。

通过对过滤层110、吸附层100的厚度进行优化，能够减轻细胞捕获筛200本身重量，且并不影响吸附层100对目标细胞的吸附性能，提高捕获效率。

具体地，吸附层100和过滤层110的透光率大于95％。由此，能够将捕获有目标细胞的细胞捕获筛200直接移至显微镜或荧光显微镜等下进行观察和分析。

具体地，过滤层110的材质为透明聚合物。可以理解的是，其包括PET过滤层、PC过滤层中的至少一种。由此，不仅能够提供很好的支撑性，还能够保证过滤层110的透光率。

具体地，吸附层100包括琼脂糖凝胶层。琼脂糖凝胶具有良好的蛋白吸附性，可以稳定附着特异性抗体和蛋白。可以理解的是，琼脂糖凝胶层中的琼脂糖含量为10wt％～15wt％。

参照图4所示，本实施例提供的细胞捕获装置，包括：上述实施例的细胞捕获筛200以及，

基板210，基板210设有凹槽211，凹槽211内设有第一限位部件212，细胞捕获筛200水平设置在第一限位部件212上；

限流板220，限流板220盖设在凹槽211上，以将细胞捕获筛200密闭在凹槽211内，限流板220朝向细胞捕获筛200的一侧设置有第一凸壁221和第二凸壁222，第一凸壁221和第二凸壁222对称分布，

细胞捕获筛200、限流板220、第一凸壁221和第二凸壁222共同围成第二流体通道，第二流体通道的两端设有进样口223和出样口224。

该细胞捕获装置通过设置限流板220，增加了样品中目标细胞与吸附层100接触的几率；并对进样口223和出样口224的位置进行限定，从而限定了样品流向，进一步避免了流体通道堵塞的问题，只有与捕获分子102结合的目标细胞才会留下，其它的非特异性细胞和生物分子会被冲走，还保证了细胞分布的相对均匀，减少了细胞堆积。

上述细胞捕获装置进行细胞捕获的原理如图5所示，其中，箭头表示样品流动方向。含有目标细胞、与目标细胞尺寸相似的相近细胞和小尺寸的小细胞的样品由进样口223输入后，目标细胞被吸附层100表面的捕获分子102捕获，小细胞由第一流体通道流出，相近细胞随样品由出样口224流出；如图5中A所示。如果不设置吸附层100，无法区分直径相近的细胞，即没有办法特异性捕获目标细胞，如图5中B所示。如果不设置第一流体通道，可能会使得易出现细胞堆积的情况；如图5中C所示。

需要说明的是，样品可以进行预处理后，再进行目标细胞的捕获。预处理包括但不限于膜过滤，用于去除尺寸大于目标细胞的其他单细胞和细胞团聚体，进一步减少装置的堵塞几率，提高目标细胞的捕获几率。

具体地，基板210上还设有用于固定限流板220的第二限位部件。由此，能够限定限流板220的位置，从而保证细胞捕获过程的平稳进行。

具体地，细胞捕获筛200与限流板220之间的间隔为50～75μm。由此，能够增加样品中目标细胞与吸附层100上捕获分子102的接触几率，有利于目标细胞的捕获。

具体地，凹槽211底部与细胞捕获筛200之间设有凸部。可以理解的是，凸部能够进一步限定细胞捕获筛200的位置，确保细胞捕获筛200下方空间，利于小细胞的筛除。

具体地，第一凸壁221和第二凸壁222的高度为50～75μm。由此，能够限定样品的流动路径和范围。

具体地，进样口223和出样口224相对设置，进样口223和出样口224的横截面积相等。由此，有利于控制样品的流速。

参照图6所示，第一凸壁221和/或第二凸壁222的内壁为曲面。由此，能够延长样品的流动路径，减少拐角处的细胞堆积，利于样品的流出以及捕获到的目标细胞的均匀分布，更加方便后续的分析。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。