一種多級微球篩選芯片及使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型微球篩選用芯片，從使用上講，是在材料、醫(yī)學、生物工程等領域使用的一種多級微球篩選芯片及使用方法。
【背景技術】
[0002]目前，隨著生物工程、醫(yī)學靶向藥物治療的發(fā)展，越來越多地應用了微粒材料，同時在材料科學發(fā)展中，納微級別的微粒材料的研宄與應用也日益廣泛。目前，微粒材料的尺寸篩選，大多還用的是過濾或干微粒篩分方法，該方法對于用使用液體制備出的微球，篩選不是很方便，特別是對于微米級粒徑容易使過濾失效，或過濾時間很長；如把微球烘干再采用篩分方法，同樣存在上述問題，而且還增加了因超標微粒的烘干制作成本。微流控芯片是近些年發(fā)展起來的新技術，對于微米液滴微粒，具有速度快，篩選尺寸分散度低的特點。
[0003]因此，需要一種更加專業(yè)的一種微流控微球篩選芯片及使用方法，用于溶液中微米級微粒的篩選。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的技術方案為:一種多級微球篩選芯片，其主要由篩選單元組成，其特征在于:第一級篩選單元包括在芯片體一端上的一個進樣孔，進樣孔連接長度為的進樣主通道，保證進樣液體的管道壓力。進樣主通道末端分叉，分出3條進樣分支通道，每條進樣分支通道連通一條20mm~30mm長的微球篩選通道，這樣設計保證篩選的進行。微球篩選通道的末端連通1mm長的出樣通道和出樣通道底端的出樣孔，這同樣為了保證篩選的充分進行，所需的管道長度。在每條微球篩選通道的兩側各有一條微球運輸通道，微球篩選通道通過微球收集微管與微球運輸通道相連通；3條微球篩選通道共6條微球運輸通道均平行于出樣通道，為了管道排布和樣品流向一致。6條微球運輸通道在超過出樣通道底端的出樣孔后共同進入一個橢圓形的收集池，便于儲存微球和后續(xù)加壓流動。在收集池的微球運輸通道入口的對面一側有一條收集池排出通道，收集池排出通道連接著收集池出樣口垂直截止閥。出口和截止閥的設計便于篩選的樣品可以從任意一級導出，同時便于樣品的流速、流向的調控。以上組成了第一級篩選單元。
[0005]第一級篩選單元的收集池出樣口垂直截止閥與下一級篩選單元的進樣口垂直截止閥通過連接通道連通，下一級的篩選單元的收集池出樣口垂直截止閥再與下下一級的篩選單元的進樣口垂直截止閥通過連接通道連通，以此類推；期間進出口都設計有截止閥，作用也是便于使用過程中的加壓或負壓，調控樣品的流速、流向。篩選單元的級數(shù)是依據(jù)樣品流經(jīng)的順序而定，進樣為第一級，依次級數(shù)從小到大。
[0006]中間每一級篩選單元除了進樣口垂直截止閥不同于第一級篩選單元的進樣孔、收集池的出口不同于最后一級的篩選單元的微球運輸出孔之外，其余均與第一級篩選單元結構相同；最后一級的篩選單元的進出口是進樣口垂直截止閥和微球運輸出孔，其余結構也與第一級篩選單元相同。除進樣主通道外，所有通道的深度與進樣分支通道的寬度相等。這樣設計便于微流控芯片的批量加工生產(chǎn)。
[0007]上述技術方案中，所述微球篩選通道，沿著其微球篩選腔的兩個側壁上對稱交叉分布擋墻和另一側擋墻，擋墻和另一側擋墻向著出樣方向與微球篩選腔壁形成的開口夾角為60~80°，高度與微球篩選通道的深度相等。設計目的是在一定流速下，通過微流控芯片的微球篩選通道的層流流體，能夠在擋墻和另一側擋墻后面產(chǎn)生湍流，將微球匯集到每一個擋墻和另一側擋墻的開口底部，通過微球收集微管篩選。擋墻和另一側擋墻交叉間隔分布，一側擋墻或另一側擋墻之間的相互間隔距離d是進樣主通道的寬度的3倍，擋墻和另一側擋墻的長度均保證擋墻和另一側擋墻的里側端頭的最終位置超過微球篩選腔的通道中心線，占到微球篩選腔寬度的3/5。這種設計，不管擋墻開口夾角多少，都會將微球篩選腔分割，俯視看微球篩選腔呈蛇形，其目的也是為了增加湍流的形成，流體將會在微球篩選腔左右蛇形流過，在擋墻和另一側擋墻后面形成湍流。在微球篩選腔的每一個擋墻和另一側擋墻的開口底部有微球收集微管，微球收集微管與微球篩選通道兩側的微球運輸通道相連通，此設計完成微球的篩選，原理與錯流過濾類似。
[0008]上述技術方案中，所述篩選單元的微球收集微管的寬度在5μπι~500 μπι之間，每一級篩選單元的3條微球篩選通道的微球收集微管的寬度尺寸一致，各級篩選單元的微球收集微管的寬度尺寸由大到小逐級遞減，或除第一級篩選單元外，各級的篩選單元的微球收集微管的寬度尺寸一致。篩選單元的微球收集微管的寬度有2~8個規(guī)格，例如:第一級500 μπκ第二級300 μπκ第三級100 μπκ第四級80 μπκ第五級50 μπκ第六級30 μπκ第七級20 μπκ第八級10 μπι ;或者第一級80 μπκ第二級50 μπκ第三級30 μπκ第四級20 μπκ第五級10 μπκ第六級5 μπι ;或者第一級10 μπκ第二級至第八級均為5 μπι。此設計便于篩選操作，以及各級間越級的組合篩選，粒徑區(qū)段篩選的便利。所述各級篩選單元的微球篩選通道的寬度是進樣主通道的寬度的2~2.5倍，進樣分支通道的寬度是進樣主通道的寬度的4/5，進樣主通道與出樣通道的寬度相同，微球運輸通道的寬度是微球收集微管寬度的2-4倍。設計是為了滿足各管道流體的流動壓差，同時篩選單元的模塊化設計，便于芯片的模板制作和芯片的批量生產(chǎn)。
[0009]上述技術方案中，所述收集池出樣口垂直截止閥和進樣口垂直截止閥都是三通的，能夠開通或關閉連接通道的管道，或者開通或關閉與芯片體外部的垂直通道，或者同時關閉連接通道的管道和關閉與芯片體外部的垂直通道。設計是為了便于篩選的調控操作，和各級間越級的組合操作的便利。
[0010]使用上述技術方案的一種多級微球篩選芯片的使用方法，操作步驟如下。
[0011]常規(guī)篩選操作:首先將所有的收集池出樣口垂直截止閥和進樣口垂直截止閥與芯片體外部開通，即通大氣；從進樣孔加入含有微球的液體試樣，待第一級篩選單元的收集池有收集樣品后，關閉第一級篩選單元的收集池出樣口垂直截止閥和第二級篩選單元的進樣口垂直截止閥與芯片體外部的開通；打開第一級篩選單元的收集池出樣口垂直截止閥及第二級篩選單元的進樣口垂直截止閥與連接通道、第二級篩選單元的進樣主通道的貫通，將第一級篩選單元收集池中經(jīng)過第一次篩選的樣品引入第二級篩選單元中；操作以此類推。待最后一級篩選單元的出樣孔和微球運輸出孔有樣品流出后，保持樣品流速，不停歇地進行篩選。
[0012]越級篩選操作:將第一級至第六級篩選單元的任意I級、或任意2級、或間隔的3級篩選單元的收集池出樣口垂直截止閥，通過外部毛細管與任意下一級篩選單元的任意I級、或任意2級、或間隔的3級篩選單元的進樣口垂直截止閥連接；操作按常規(guī)篩選操作方法，從任意一級篩選單元加壓加入樣品后，逐級將樣品溶液引入下一級篩選單元，直至第八級篩選單元的出樣孔微球運輸出孔有樣品流出后，保持樣品流速，進行不間斷篩選。
[0013]區(qū)間篩選操作:將第二級至第七級篩選單元的收集池出樣口垂直截止閥通過外部毛細管與外部接樣容器連接，將第二級至第七級篩選單元的各自3個出樣孔通過四通毛細管逐一接入下一級篩選單元的進樣口垂直截止閥；操作時，首先將全部的收集池出樣口垂直截止閥與芯片體外部開通，關閉全部連接通道；將第二級至第七級篩選單元的進樣口垂直截止閥與芯片體外部、各自的進樣主通道貫通；從進樣孔加壓加入含有微球的液體試樣，待第一級篩選單元的收集池有收集樣品后，關閉第一級篩選單元的收集池出樣口垂直截止閥和第二級篩選單元進樣口垂直截止閥與芯片體外部的開通；打開第一級篩選單元的收集池出樣口垂直截止閥及第二級篩選單元的進樣口垂直截止閥與連接通道、第二級篩選單元的進樣主通道的貫通，將第一級篩選單元的收集池中經(jīng)過第一次篩選的樣品引入第二級篩選單元中；待最后一級篩選單元的出樣孔和微球運輸出孔有樣品流出后，保持樣品流速，不間斷地進行篩選。
[0014]本發(fā)明技術特點是制作方便，專業(yè)性更強。
[0015]與現(xiàn)有的常規(guī)過濾或篩分法篩選微球相比，本發(fā)明有下列有益效果:(1)專業(yè)性更強，可以直接與自動加液器連用，篩選的粒徑一致性更好；(2) —片芯片可并排多組多級篩選單元，同時篩選，或者同事篩選不同的樣本，提高了篩選工作效率；(3)制作方便簡單，使用成本低廉，可批量大規(guī)模生產(chǎn)使用。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的一種三級篩選單元的微球篩選芯片示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的微球篩選通道的放大示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的一種八級篩選單元的微球篩選芯片示意圖。
[0019]圖中:1.芯片體；2.進樣孔；3.進樣主通道；4.進樣分支通道；5.微球篩選通道；
6.微球運輸通道；7.出樣通道；8.出樣孔；9.收集池；10.收集池排出通道；11.收集池出樣口垂直截止閥；12.連接通道；13.進樣口垂直截止閥；14.微球運輸出孔；15.微球篩選腔；16.微球收集微管