用微通道设备检测、分开或分离靶分子的制作方法

专利名称：用微通道设备检测、分开或分离靶分子的制作方法
用微通道设备检测、分开或分离耙分子
介绍
本发明一般涉及靶细胞或分子的检测或分离，更具体涉及检测或分离所需 靶细胞或分子的装置、试剂盒和方法。
背景技术：
有效分离和收集异质细胞群中的稀有细胞仍然令人很感兴趣，因为对分离 细胞群用于疾病诊断和治疗(如基因治疗)以及基础科学研究的需求不断增长。 例如，可将正常较大细胞群中的病变细胞(如癌细胞)分离出来、然后将清除后 的细胞群再回输给病人。
一种突出的需求是从混杂的母体细胞群中分离特定胎儿细胞以进行早期 胎儿诊断，如在妊娠期间早期筛选潜在的染色体异常。曾经通过诸如羊膜穿刺 和绒毛膜取样等方法获得胎儿细胞；然而，这种方法可能带来风险，尤其是对 胎儿来说。 一些胎儿细胞会从胎儿进入母体血流从而也存在于母亲的血液循环 中，尽管其数量非常低。胎儿细胞与母亲细胞的比例仅若干ppm。因此，从母 体血液中的大量母体细胞群中分离和收集稀少的胎儿细胞是一种重大挑战。从 宫颈粘液中分离胎儿细胞时也存在这些挑战，从体液等物质中回收稀少的细胞 以及检测和分离仅以微小量存在的其他生物分子也会存在这些挑战。
细胞分离时通常将分子靶向具有特异性亲和配体的细胞表面以便将靶细 胞群有选择地、可逆地附连于固相。随后通过洗涤除去非特异性吸附的细胞， 然后可释放靶细胞以供分析。这种特异性亲和配体可以是抗体、凝集素、受体、 或者是结合蛋白质、激素、碳水化合物或其他具有生物活性的此类分子的其他 配体。
除了柱分离，现在还开发了从不同细胞群(如体液中发现的细胞群等)中分 离靶细胞的其他方法。已公布的美国专利申请2004/038315描述了将可释放接 头连接于毛细管内腔表面来结合所需细胞，然后通过切割试剂释放，并回收细
胞。已公布的美国专利申请2002/132316通过采用移动的梯度光场利用微通道 装置分离细胞群。美国专利6,074,827公开了采用微流体(床)装置构成的"富集 通道"，利用在该通道中电泳来分离和鉴定样品中的特定核酸。还提到可任选 利用抗体或其它结合片段来保留所需的靶生物材料。美国专利6,432,630公开 了采用一种微流体系统，用于引导含生物颗粒的液体流过通道而被选择性偏流 (收集)，表明可利用该系统来分离母血样品中的胎儿细胞。这些专利和公布的 申请的内容纳入本文作为参考。
美国专利6,454,924公开的微流体装置可使含分析物的液体样品流过其上 安置有直立立柱的表面，立柱上连接有捕获试剂，立柱侧表面为疏水性因而有 利于使液体在它们限定的通道中流动。
K. Takahashi等在J. Nanobiotechnologv， 2， 5(2004-6-13)中公开了一种芯 片细胞分选系统，此系统中有多个微流体入口通道通向固定在玻璃平板上的 PDMS板(用主铸模以光阻环氧树脂制作)中形成的中央细胞分选区。PDMS板 中的琼脂凝胶电极通过施加静电作用力促使分离(去掉)不需要的细胞，使这些 细胞在流过会聚的短小细胞分选区时进入平行的缓冲液连续液流中。也显示采 用预先过滤法可物理性捕获大的尘埃颗粒。已公布的美国专利申请 2004/029221公开了结构类似的可用于细胞分离的微流体装置，如通过选择性 溶解母体RBC(红细胞)来分离母体血液中的胎儿RBC细胞。可将含有细胞的 样品导入分离全血的微流动通道装置中，此装置含有多根圆柱形障碍物，其表 面适当偶联了结合部分(如抗体)而能结合样品中的细胞。美国专利5,637,469公 开的微流体装置含有多个深IOO微米或不到IOO微米的通道，其表面固定有结 合部分(如抗体)可捕获感兴趣的生物分子作原位分析。美国专利5,147,607描述 了将抗体固定在微通道中进行免疫试验(如夹心试验)所用的装置。微通道中的 凹陷区域可含有一组从通道底面向上延伸的突出物，抗体即固定在其上。
共待批美国专利申请序列号ll/038,920和60/678,004(其内容纳入本文作为 参考)披露的微流体装置可用于细胞分离，例如从母体血液中分离胎儿红血细 胞或从宫颈粘液中分离滋养层。微流动通道中包含一组不规则图案的横置立 柱，立柱是根据一定策略排列的以破坏直线型和液流型流动，从而利用适合与 包含立柱的区域表面偶联的多价螯合剂(如抗体)有效捕获靶细胞。尽管上面简
单描述的两个申请提供了从体液等中分离细胞或其他生物材料的改进的分离 方法，但该领域仍被认为处于其初期阶段，并在继续研究检测或分离靶细胞或 分子的改进装置和方法。
发明概述
本发明披露了一种随机化流动模式，尤其是由随机化流体多通道装置提供 的随机化流动模式，它可用于分离或检测靶分子或实体。因此，本发明提供了 用于分离或检测靶分子，尤其是靶细胞或生物分子的装置和方法。
一实施方式中，本发明提供了一种微流体装置。该微流体装置包括具有 随机化流径的主体，其包括入口机构、出口机构及在所述入口和出口机构之间 延伸的微通道装置；与所述主体接触的封闭平板，从而密封所述流径避免渗漏， 其中所述微通道装置包括众多与所述微通道的基面整合在一起并从基面伸出 到所述封闭平板表面的横置分离立柱，其中所述立柱的排列模式能够提供所述 随机化流径。
在另一实施方式中，本发明提供了一种试剂盒，其包含本发明的装置以及 用多价螯合剂涂布所述微通道和封闭平板的表面的说明书。
再在另一实施方式中，本发明提供了一种包含本发明装置的试剂盒，其中， 微通道和封闭平板的表面涂有多价螯合剂。
再在另一实施方式中，本发明提供了一种分离或捕获样品中的靶分子的方 法。该方法包括使含有所述样品的流体流过本发明装置的微通道，其中所述微 通道和封闭平板的表面涂有能够结合所述靶分子的多价螯合剂。
再在另一实施方式中，本发明提供了一种检测样品中的靶分子的方法。该 方法包括使含有所述样品的流体流过本发明装置的微通道和检测所述耙分子， 其中所述微通道和封闭平板的表面涂有能够结合所述靶分子的多价螯合剂。
再在另一实施方式中，本发明提供了一种检测样品中的耙分子的方法。该 方法包括使含有所述样品的流体流过本发明装置的微通道，将所述封闭平板与 所述主体分离，使所述靶分子暴露在所述封闭平板的表面上，和检测所述靶分 子；其中所述微通道和封闭平板的表面涂有能够结合所述靶分子的多价螯合剂。
附图简述


图1是微流体装置主体的底部透视图，示出了本发明一个实施方式的各种 特征，其中含有在微通道通路中制造的包含分离立柱的收集区域。
图2是局部放大图，显示了图1中包含横置分离立柱的收集区域的一部分。 图3是图l所示主体的底视图。
图4是加入图1所示主体的装置以及上下平板和管状套筒的分解示意图。 图5是沿图4直线5-5的横截面视图，显示了除套筒之外的装配好的装置。 图6是侧视图，显示了装配好的图5的装置，套筒松散围绕。 图7是类似于图6的图，其中套筒紧縮在装配好的装置上。 图8是在细胞回收方法中使用图7所示装置的示意图。 图9是使样品流过该装置、除去连接并在装置的入口和出口中插入塞子后
图7所示装置的透视图。
图10是类似于图9的透视图，其中已将塞子除去并在热收縮套筒中形成切口。
图11是类似于图10的视图，显示了完全切开并部分打开热收縮套筒、同 时从主体上表面移开上平板后的装置。
图12是类似于图11的视图，其中已完全除去切开的套筒和上平板并显示 已从刚性下平板上向上剥离的主体。
优选实施方式详述
本发明发现，随机化流径，尤其是由随机化流体多通道装置提供的随机化 流径可用于分离或检测靶分子。因此，本发明提供了用于分离或检测耙分子， 尤其是靶细胞或生物分子的装置、试剂盒和方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种装置，该装置包括具有随机化流径的 主体，其包括入口机构、出口机构及在所述入口和出口机构之间延伸的微通道 装置，其中所述流径被覆盖或密封，例如，以免样品在流过该流径时实质性渗 漏。可采用任何已知的或日后发现的能覆盖或封闭包含流径的主体的机构，例 如能够实质性阻止样品在流过所述流径时渗漏的任何材料，来覆盖流径和/或微
通道装置。在优选的实施方式中，所述覆盖机构可方便并迅速除去。用来覆盖 主体内的流径和/或微通道装置的机构的例子包括，但不限于，刚性或挠性的平 板或盖子，包裹材料如由聚合材料或金属箔制成的片材。
覆盖机构可简单地放置成与主体接触以覆盖和/或密封流径，或者可施加压 力以将覆盖物和具有流径的主体固定在一起，或者可使用封闭剂以将覆盖物临 时固定于具有流径的主体。此外，如果覆盖机构是平板或盖子，则它可以是平
的/平面的或者可具有隆起侧。
根据本发明的一个实施方式，具有流径的主体被平板如封闭平板覆盖。该 平板可由精通本领域的技术人员已知的任何合适材料制成，如聚合材料或玻 璃。 一实施方式中，所述平板由玻璃制成。在另一实施方式中，所述平板由显 微镜载玻片制成。优选平板是刚性的。此外，平板可未被涂布或用聚合材料涂 布。任何合适的聚合材料如聚二甲基硅氧垸可用来涂布平板。
用来覆盖具有流径的主体的平板可以是任何形状或大小的。在优选的实施 方式中，所述平板是平的。在另一实施方式中，所述平板至少和流径一样宽。 再在另一实施方式中，所述平板比流径宽。
在优选的实施方式中，所述平板至少和包含流径的主体一样宽。优选地，
所述平板宽于主体。 一实施方式中，主体的宽度为平板宽度的约40-90%，或 约40-80%，或约40-70%。在另一实施方式中，主体的宽度为平板宽度的约 50-90%，或约50-80%，或约50-70%。再在另一实施方式中，主体的宽度为平 板宽度的约60-90%，或约60-80%,或约60-70%。
在优选的实施方式中，所述平板与包含流径的主体形成防渗接触从而密封 其中包含的流径以免样品在流过所述流径时渗漏。这可通过精通本领域的技术 人员已知的任何机构实现。这种机构的例子包括，但不限于，围绕流径的平坦 的面-面接触并可任选施压或施力以将平板和具有流径的主体固定在一起，或 采用封闭剂以使平板临时粘合于具有流径的主体。在优选的实施方式中，在平 板和具有流径的主体之间形成了良好的密封且该密封能够方便且迅速地打开。
因此， 一实施方式中，所述平板与包含流径的主体面-面接触，从而平板 的上表面毗邻主体的平坦底面，并可施压以维持平板与主体接触从而密封流径 以免渗漏。在优选的实施方式中，平板未与主体粘合。在另一优选实施方式中，
用片材来围绕平板和主体以便对它们施压使相互之间面-面接触并密封流径以 免渗漏。优选该片材是容易除去的。所述片材可由精通本领域的技术人员已知 的任何合适材料制成，其包括但不限于聚合材料。
此外，所述片材可以是包裹在主体和平板周围以将它们压在一起的开口片 材，或者是聚合材料制成的套筒或包裹物，如可购得的"收縮性包裹"材料。 在优选的实施方式中，所述片材或套筒至少在微通道的整个纵向长度上围绕主 体和平板。在另一优选实施方式中，先松散围绕主体和平板并在收縮时将它们 压在一起的套筒或包裹物被用来密封流径以免渗漏。可通过精通本领域的技术 人员已知的任何合适方法实现套筒或包裹物的收縮。优选地，利用加热如热空 气使套筒或包裹物收縮。根据所用片材或包裹物的类型，精通本领域的技术人 员将了解当需要分离主体和平板时如何除去包裹物。例如，如果用开口片材包 裹在主体和平板周围以将它们压在一起，则简单地打开即可。当使用已经收縮 成贴合主体和平板的套筒时可将包裹物切开然后从装置上切除或剥离。
微流体装置的主体可由任何实验室可接受的合适材料制成，其中包括，但 不限于，硅、熔融二氧化硅、玻璃和聚合材料。 一实施方式中，采用了聚合材 料，优选光学透明并至少具有一定挠性的聚合材料。可采用的合适塑料包括
聚二甲基硅氧垸(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、
聚对苯二甲酸乙二酯以及其它熟知的实验室应用可接受的聚合树酯。在优选的 实施方式中，所述主体由挠性聚合材料制成。装有微通道装置的挠性主体便于
通过压紧的平板密封且不会与其结合。优选地，所用聚合材料是PDMS。
所述主体可被制成或模压成适合安置流径和微通道装置的任何形状。在优
选的实施方式中，所述主体被模压成基本呈平行六面体形。
在另一实施方式中，所述主体包括便于将主体与覆盖平板分离的机构。这
种机构的例子包括，但不限于，从主体或平板上延伸出的突出物或附加在主体
或平板上的把手，它们可用来撬离主体与平板。在优选的实施方式中，所述主
体具有从其一端，优选纵向末端延伸出的突出物。优选地，所述突出物通常和
主体的上表面齐平且不与用来覆盖主体的平板接触。
在另一实施方式中，主体的顶部任选用帽覆盖。优选地，所述帽叠加在主
体之上。在该实施方式中，将主体和平板压在一起的套筒或包裹物优选也围绕
该帽，从而围绕包裹物将主体夹在帽和覆盖平板之间。所述帽可由任何合适的 实验室材料制成，如与制造主体的材料相同或不同的聚合材料。帽的顶部可以 是平的或是弯曲的，并可具有平的或隆起的侧面。在优选的实施方式中，帽的 顶部是平的并具有隆起的侧面。优选地，隆起侧呈斜面形，更优选地，它们沿 纵向侧面呈斜面形。
在优选的实施方式中，所述帽至少略长于且至少略宽于主体的流径以在整 个流径周长上确保主体和覆盖平板之间的有效密封。优选地，所述帽的长度仅 略短于主体的长度。
所述帽的宽度优选短于或等于主体的宽度。 一实施方式中，所述帽最宽处
的宽度等于主体宽度的约60-100%。在另一实施方式中，所述帽最宽处的宽度 等于主体宽度的约70-100%,优选为主体宽度的约75-100%，更优选为主体宽 度的约80-100%，再优选为主体宽度的约90-100%。
如上所述，在优选的实施方式中，所述围绕包裹物将主体夹在帽和覆盖平 板之间。因此，可对帽的尺寸进行选择以使包裹物施加的将主体夹在帽和覆盖 平板之间的力分散在整个主体宽度上，从而确保沿流径整个周长的紧密密封。
所述帽可任选包括一对开口，所述开口在所述主体内横向延伸并分别与所 述入口和出口机构对准。在该实施方式中，所述围绕包裹物任选包括一对与所 述帽内的开口对准的隔开的隔离物，优选圆形孔。
在本发明的一个实施方式中，所述入口机构和出口机构分别是入口和出口 通路。所述入口和出口通路可采取任何取向，如垂直或成一定角度/倾斜，且其 截面可采取任何形状，如基本呈圆形、基本呈矩形，等等，并可具有或不具有 共面的中线或轴。在另一优选实施方式中，所述入口和出口通路的截面基本呈 圆形。在另一优选实施方式中，所述入口通路通常为圆锥形。
一实施方式中，所述入口和出口通路的轴呈一定角度/倾斜，并与所述主体 的底面分别呈120-150度角，优选呈约130-140度角，更优选呈约135度角。 在另一实施方式中，所述入口和出口通路的轴优选处于同一垂直平面上，该平 面垂直于主体的底面。在优选的实施方式中，所述入口和出口通路的轴在共有 垂直平面内以一定角度取向，相互之间呈80-100度角，更优选相互之间呈约 90度角。
所述入口和出口通路可任选与一个或多个jfc槽或孔相连。在优选的实施方 式中，所述入口通路在，例如，流径的一端与贮槽相连并在另一端与孔相连。
优选地，此类贮槽/孔组合的容量为可容纳约50-1000 pl液体样品，且优选至少 约50-500 ^1。在优选的实施方式中，所述贮槽的存储体积至少约0.21111。
本发明的微通道装置可以是能够提供随机化流径的任何微通道图案。根据 本发明，随机化流径可以是含有最小量(如不显著量)液体或不含液流型流动模 式或重复流动模式的任何流径。 一实施方式中，本发明的随机化流径是不含液 流型流动模式或重复流动模式的流径。在另一实施方式中，本发明的随机化流 径是能打断或抑制直线型流动的流径。再在另一实施方式中，本发明的随机化 流径是与精通本领域的技术人员已知的算术随机模式相对应的流径。
本发明的随机化流径可采用本领域已知的或日后开发的任何合适方法提 供。例如，本发明的随机化流径可利用微通道装置产生，其中所述微通道装置 包括众多与所述微通道的基面整合在一起并从基面伸出到所述封闭平板表面 的横置分离立柱，且立柱的排列模式能够提供本发明的随机化流径。在优选的 实施方式中，所述立柱基本垂直于所述基面。通常，微通道装置如一个单元或 区域内的立柱大小如横截面尺寸和形状可以不同。例如，本发明的微通道装置 可包括具有至少两种或三种不同横截面尺寸，如大、小和中等尺寸的立柱。本
发明的微通道装置还可包括具有一种形状或一种以上形状的立柱。通常，具有 不同尺寸和/或形状的本发明立柱是根据本发明的随机模式连续或不均匀分布 的。
一实施方式中，立柱的平均横截面尺寸与要流过微通道装置的靶分子的大 小相关。立柱的平均横截面尺寸与靶分子大小的相对比例通常约为0.5:5、0.5:8、 1:5、 1:8、 2:5、 2:9、 3:5或3:8。在另一实施方式中，立柱的横截面占其中包含 立柱的微通道基面的横截面的约20-75%。再在另一实施方式中，所述立柱的 总体积(如，固相体积部分)为所述微通道总体积(如，空隙体积部分)的约 15-25%。再在另一实施方式中，两个立柱之间的最小距离与立柱的最小横截面 尺寸相关，例如，等于立柱的最小横截面尺寸。
根据本发明的一个实施方式，本发明的立柱可排列成与通过数学算法如计 算机程序产生的随机模式相对应的模式。例如，我们可采用一种数学算法基于
某些预定参数如立柱的总数和两个所述立柱之间的最小距离产生随机模式。具 体地说，我们可通过一种数学算法通过确定各种规格的组中立柱的总数以及两 个立柱之间的最小距离来获得一种随机模式。
根据本发明的另一个实施方式，微通道装置的表面，如微通道装置内流径 的表面以及覆盖平板的表面，如与流过微通道装置的样品接触的表面可任选地 部分或完全涂布至少一种多价螯合剂。多价螯合剂通常可以是能够以特定方式 与靶分子如细胞或生物分子相互作用从而以物理方式螯合耙分子的任何实体。
本发明的多价螯合剂可包括核酸，如DNA、 RNA、 PNA或寡核苷酸， 配体，蛋白质，如受体、肽、酶、酶抑制剂、酶底物、免疫球蛋白(具体是抗 体或其片段)、抗原、凝集素、修饰的蛋白质、修饰的肽、生物胺和复杂的碳 水化合物。也可采用合成分子，如药物和设计成具有某些特异性结合活性的合 成配体。"修饰的"蛋白质或多肽指蛋白质或肽分子中所含的一个或多个氨基 酸由于加入了新的化学基团，或去除了原有的某些化学基团，或发生去除和加 入二者的某种组合而改变的蛋白质或肽。这种改变可包括天然和合成修饰。天 然修饰可包括，但不限于，磷酸化、硫酸化、糖基化、加入核苷酸和脂化。合 成性修饰可包括，但不限于，加入化学接头以利于与水凝胶、微米结构、纳米 结构(如量子点)材料或其它合成材料结合。此外，修饰可包括去除现有的官能 部分，如羟基、巯基或苯基，或去除或改变天然侧链或多肽的酰胺骨架。
复杂碳水化合物的例子包括，但不限于，天然或合成的直链或支链寡糖， 修饰的多糖，如糖脂、肽聚糖、糖胺聚糖或乙酰化糖，及异质性寡糖如N-乙 酰基葡糖胺或硫酸化糖。天然产生的复杂碳水化合物的例子是壳多糖、透明
质酸、硫酸角蛋白、硫酸软骨素、肝素、纤维素和见于修饰的蛋白质(如白蛋
白和IgG)上的糖部分。
根据本发明的再一个实施方式，微通道的表面，如微通道装置内流径的表 面和覆盖平板的表面，如暴露于流径或与流过流径的样品接触的覆盖平板的表 面可用至少一种或两种或多种多价螯合剂涂布，如直接或间接连接或偶联。一 实施方式中，两种或多种此类试剂的组合随机分布在本发明的微通道的表面， 如基面和/或立柱表面，和/或暴露于微通道的平板表面，且这种组合可作为两 种实体的混合物加入或者可连续加入。
根据本发明的另一个方面，提供了包含本发明的装置以及任选的说明书的 试剂盒。 一实施方式中，本发明的试剂盒包括本发明的装置，该装置中的微通 道和覆盖平板的表面未涂有多价螯合剂，且该试剂盒任选包括用多价螯合剂涂 布所述微通道和平板的表面的说明书。在另一实施方式中，本发明的试剂盒包 括本发明的装置，该装置中的微通道和覆盖平板的的表面涂有多价螯合剂，且 该试剂盒任选包括使用该装置的说明书。
根据本发明的再一个方面，提供了利用本发明装置来分离/捕获或检测耙分 子，如靶生物分子的方法。这些靶生物分子可以是多种细胞类型中的任何一种， 以及核酸、蛋白质、肽、病毒、碳水化合物，等等。 一实施方式中，所述靶生 物分子是靶细胞。尽管术语"细胞"用于整篇申请中，应理解，该术语包括可 能携带多价螯合剂特异性表面配体的细胞片段和/或残余物。 一实施方式中，本 发明的靶细胞是成瘤性细胞，如癌细胞或肿瘤细胞。在另一实施方式中，本发 明的靶细胞是胎儿细胞，如来自携带胎儿对象的血液或宫颈粘液样品。再在另 一实施方式中，所述靶细胞以极低比例存在于样品中，例如，样品中的靶细胞
与总细胞群的比例小于约1:107、 1:108或1:109。
被本发明的装置捕获的靶分子可在原位或在从微通道表面释放之后来检 测或分析。例如，可通过FISH或任何其他合适方法直接原位检测细胞。也可 对核苷酸和蛋白质进行直接原位分析或在从本发明的微通道表面释放之后再 分析。
在本发明的一个实施方式中，本发明提供了一种检测或分离样品中的耙分 子的方法，该方法包括使含有所述样品的流体流过本发明所述的微通道，其中 的微通道的表面和上覆盖平板的表面涂有能够结合所述靶分子的多价螯合剂。 一旦样品流过便可除去包裹物，使上表面暴露了耙分子的覆盖平板与主体分 离。现在可检测靶分子，例如直接在覆盖平板的上表面进行检测，或收集起来 以供进一步纯化或分析。
在另一实施方式中，在所述分离之前洗涤含有捕获的靶分子的所述微通道 装置。再在另一实施方式中，在所述洗涤步骤之后用化学试剂处理含有所捕获 的靶分子的微通道以从微通道和平板表面释放所述捕获的耙分子，之后再将主 体与平板分离。再在另一实施方式中，将靶分子释放之后对本发明的微流体装
置进行离心以使所述释放的靶分子聚集在所述封闭平板的上表面之上，之后再 将主体与平板分离。在进一步的实施方式中，所述主体由挠性聚合材料制成，
并利用主体一个纵向末端提供的突出物从覆盖平板剥离。
根据本发明的一个具体实施方式
，提供了一种微流体装置11，其包括含有
限定流径的主体13，主体中包括具有通向收集区17的入口 15和从其离开的出 口 19的微通道装置。如本领域所熟知的，该装置可以是构建在芯片、圆盘等 上的集成微流体设备的一部分，本领域现在将该设备称为MEMS(微电子机械 系统)；然而，优选将装置ll拆卸之后再诊断从体液样品分离的生物分子。
图1和3是主体13的底视图，其中形成使样品液流过的流径。该流径包 括斜向定位的入口和出口通路15、 19，入口和出口通路分别始于并连接于主体 13平坦底面23中提供的腔21。通路15、 19优选具有位于同一垂直平面内的 中心线。腔21可包括作为容纳液体样品的孔的扩大的入口部分25和连接斜置 出口通路19的短的流出部分27。所述入口和出口通路都终止于对侧的主体13 的平坦上表面29(图4)。收集区17包含众多直立的立柱31，立柱横向于液体 流径并不规则排列，通常在流动通道收集区部分的整个宽度上以随机模式排 列。立柱31的这种模式能使收集区17中的直线型液流最小化或消失，同时能 破坏或抑制流线型液流，从而确保沿流径流动的液体与立柱表面有良好接触。 立柱与收集区17中与底面23平行的平板基面33整合在一起，并由其垂直延 伸，从而产生了垂直于主体13平坦底面23的表面。平坦的封闭平板35与底 面23衔接并封闭流动通道，这在之后将详细描述。分流器37的位置接近流径 中收集区17的入口和出口。这些分流器用来使液流在进入收集区17的入口端 和离开时分配得更加均匀。
可采用泵如注射泵等使流体通过该装置，但优选通过真空使液体从安装在 所述入口通路15内的圆锥形贮槽39 (图8)进入孔25。这种贮槽/孔的容量优选 能容纳约50-500 pl液体样品，优选至少约200 ^tl。
流动通道被设计成使通过该装置的流速在合理范围内，如用标准哈佛 (Harvard)灌输注射泵装置注入母体血液可在收集区17内产生速度约为0.05-5 毫米/秒的液流，该区域内的流线型液流基本被破坏且未产生湍流；这归功于不 同尺寸立柱的随机排列以及收集区17中立柱31的相对间隙。获得了相对平滑、均液体流速约0.05-5毫米/秒，优选约0.1-2毫 米/秒，更优选约0.1-1毫米/秒，再优选平均流速维持在约0.2-1毫米/秒。在优 选的实施方式中，从规定大小的入口孔吸入液体以实现所需流速。
尽管主体13可由任何合适的实验室可接受的材料制成，但理想的是采用 聚合材料，优选光学透明并至少具有一定挠性的聚合材料。可采用的合适塑料 包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯、聚苯 乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯以及其它熟知的实验室应用可接受的聚合树酯。
可采用的不可渗透的合适固体塑料包括聚二甲基硅氧垸(PDMS)、聚甲 基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯以及其它 熟知的实验室应用可接受的聚合树酯。优选具有挠性的PDMS。可采用任何常 规方法，如选自常规模铸和浇铸技术的方法制作这种含有图案化腔体的主体。 将配有微通道装置的挠性主体13与平板35的平坦上表面紧密叠加在一起而无 需粘合便可方便地密封。这种平板35可由硬性或刚性聚合材料制成，或者可 以仅仅是由玻璃制成的覆盖平板，如显微镜载玻片。根据平板的成分，可能需 要在其上粘合一层薄PDMS膜。
可采用主铸模或阴铸模结构用聚合材料制作主体13，可用光蚀刻法用厚的 负性光刻胶产生所述结构，这是该领域熟知的，见J. Nanobiotechnologv文章中 所述，该文内容纳入本文作参考。例如，可用商品化购得的标准等级的环氧树 酯(EPON SU-8)光刻胶和硬化剂(SU-8 2025)的混合物形成此结构层，在二氧化 硅晶片基材上以2000rpm旋转形成(例如)40或50微米厚的光刻胶膜。此厚度 确定了收集区17中流径的高度。将此膜预先在精准水平面的热平板上6(TC烘 烤3分钟，然后95'C烘烤7分钟以确保整体厚度均匀，室温冷却得到的样品。 在最终装置中用卡尔苏斯接触式掩模对准器(Karl Suss Contact Mask Aligner)通 过理想流径图案使该膜显影。然后6(TC烘烤膜2分钟，再95。C烘烤5分钟， 接着在购得的SU-8显影器中显影5分钟，显影时实施光搅动(lightstirring)。这 样在环氧树酯光刻胶中产生阴性图案模具，接着将其用作主模具，在PDMS 或其它合适的聚合物树酯中复制图案化立柱主体。
一个例子是，用重量比为10:1的PDMS预聚物和熟化剂混合物(Sylgard 184 试剂盒，道康宁公司(DowCorning))制作PDMS组合物。对该组合物抽真空，以去除混合时可能形成的气泡，然后将其倒入放在所需深度槽中的环氧树酯主
模具上形成所需厚度的主体。主模具任选涂有一薄层(约50nm)合适的金属(如 金)以有利于固化后取出PDMS复制物。可在8(TC将PDMS主体固化90分钟， 然而，如果最初使PDMS欠固化，则可能有利于收集区(包括下述立柱表面)的 后续功能化。
收集区17中微通道装置及图案化立柱31的布局和尺寸取决于制作主模具 时暴光步骤所用的掩膜。腔21的深度受主模具SU-8层厚度的限制，取决于旋 涂条件。图2提供了腔21的局部放大图，显示收集区17中的立柱31以通常 优选的随机方式排布。
从图4可能看得最清楚， 一个实施方式中的微流体装置11包括四个主要 构件。除了优选被模压成具有通常的平行六面体形的主体13和平坦的底部封 闭平板35，还包括平坦的顶部帽平板41和周围的聚合包裹物43。帽平板41 的厚度大约与底部封闭平板相同，它可由同样的硬性或刚性聚合材料制成。其 尺寸至少略长于且至少略宽于提供流径的主体B底面中的腔21，从而能确保 所述腔的整个周长有效密封在主体13的底面23和封闭平板的上表面45之间。 优选地，所述帽平板41的长度仅略短于主体13主要部分的长度，且其宽度约 为主体宽度的75-100%。帽平板41的纵侧边缘47优选成斜面，从图4和6中 看得最清楚。帽平板的各纵向末端提供有切口或开口 49以接入主体13上表面 29中的入口和出口。
如前所述，主体13优选由弹性聚合材料如PDMS模压而成，并优选具有 从一个纵向末端延伸出的并通常与上表面29齐平的突出物51。突出物51有助 于在从样品中分离靶生物分子之后将主体13与平板35分离，这将在下文中更 详细地描述。为有效地良好密封腔21的四周并在最后方便地分离主体和平坦 的封闭平板35，用一种能快速剥离的方式将主体13压到封闭平板的上表面45 之上。优选使用片状聚合材料制成的包裹物43来形成这种密封压力，它可以 简单地是定向聚合片材制成的套筒，如可购得的"收縮性包裹"材料。可对帽 平板41的尺寸进行选择以使该包裹物施加的将主体夹在平板35和41之间的 力可分散在整个主体13的宽度上，从而确保在腔21的整个周长上紧密密封。 由图4可见，套筒43上具有一对孔53，其位置与最终装配好的装置ll中的入
口和出口通路15、 19对准。
装配时将主体13叠加在封闭平板35之上并在其上放置帽平板41 ，将该装 配件插入套筒43，如图6所示。孔49与入口和出口通路15、 19对准，然后通 过热空气等加热该装配件以使套筒热收縮，使其周长迅速縮小而产生将平板 35、 41相互压在一起的力，从而将主体13紧紧夹在其中，得到图7所示的结 构。该力均匀分散在帽平板41的所有宽度上从而确保在主体13的底面23中 沿腔21的整个周长紧密密封。
图7所示的装配好的装置现在便可用于操作当中以从母体血液或从宫颈粘 液中回收靶生物分子，如胎儿细胞。流径的内部，尤其是构成收集区17的所 有表面，被衍生化或优选具有涂层，该涂层有助于直接或间接附连感兴趣耙生 物分子的特异性多价螯合剂。图案化立柱收集区17的涂布表面可被衍生化， 衍生时可采用本领域已知的能够在所有表面附连所需靶细胞或其他生物分子 的特异性多价螯合剂的各种方法。 一实施方式中，所有得到表面均涂有亲水层。 在优选的实施方式中，所有的表面涂有包含PEG、 PPG或其共聚物形成的异硫 氰酸酯功能性聚合物的亲水性渗透性水凝胶。优选地，涂布在所有表面的亲水 性渗透性水凝胶的厚度至少约1微米，由含有PEG、 PPG或其共聚物和聚异氰 酸酯反应产生的异硫氰酸酯功能性预聚物的水性混合物制成。
多价螯合剂可直接或间接结合于微通道和平板的所有表面。 一实施方式 中，它们通过亲水性接头或水凝胶层偶联。在另一实施方式中，所述多价螯合 剂可直接或间接结合于水凝胶中的异氰酸酯基团。这种涂布和附连多价螯合剂 的细节列于上述两个待批美国专利申请中，其内容纳入本文作为参考。例如， 在直接连接时，偶联剂如抗生物素蛋白可作为实施涂布的预聚物水溶液的一部 分，此时抗生物素蛋白将共价连接于这种异氰酸酯基团，然后为所需生物素化 抗体提供附着基础，在后来使用该装置的分离方法中所述抗体对感兴趣的特定 生物分子特异。
可方便地在整个收集区附连一种或多种多价螯合剂(如抗体)，从而使多价 螯合剂更有效地发挥作用，其方法是在其表面上涂上薄薄一层特定的亲水性水 凝胶物质，该物质是含有MW约2,000-6，000道尔顿的PEG、 PPG或其共聚物 (通过尿烷键聚合)并含有反应性异氰酸酯基团的异硫氰酸酯功能性聚合物。一
实施方式中，亲水性水凝胶层的厚度至少约1 pm。这种涂层材料的详细配方 描述于待批2004年12月23日提交的美国专利申请序列号11/021,304中，将 其纳入本文作为参考。尽管多价螯合剂可直接或间接附连于水凝胶涂层，但优 选间接固定，并要考虑首先连接的中间试剂或物质的使用。可能需要使用偶联 对作为中间试剂；例如，链霉抗生物素蛋白，或抗其他种类抗体的抗体(Ab)，
可被附连于水凝胶涂层，之后再与生物素化抗体或与这种其他种类的抗体偶 联。在细胞分离时可能优选采用抗体作为多价螯合剂，美国专利5,646,404讨 论了它们的附连方法，将该专利的内容纳入本文作为参考。将水性溶液中的抗 体施加到已经涂布了游离异氰酸酯或等价基团如聚醚异氰酸酯层的表面，这种 抗体便可有效结合。特别优选使用具有游离异氰酸酯基团的基于尿烷的可渗透 的亲水性水凝胶层；这种水凝胶层描述于待批的两个专利申请，其纳入本文作 为参考。
当使用抗体时，可采用本领域熟知的任何机制优选通过这种中间试剂来适 当附连它们。例如，抗体可用2-氨基硫垸(2-aminothiolane)处理以使它们硫醇 化，将所得硫醇化的抗体偶联于已经用PEG-马来酰亚胺处理过的立柱；或者， 可将抗体直接共价结合于具有反应性异氰酸酯基团或硫氰酸酯基团的合适的 亲水性涂层。
当抗体或其他多价螯合剂被置于整个图案化立柱收集区17时该微流体装 置11便可使用。使含有靶细胞或其他生物分子群体的的体液(如血液或尿液样 品)或某些其它经预处理的液体沿流径流过收集区17，操作时小心地从标准注 射泵排放到入口通路15中或用真空泵等从样品贮槽39抽吸，样品贮槽的较低 端在通路15内，贮槽可容纳所需体积的测试样品或定期补满。通路15优选为 截头圆锥形并被设计成与所使用的这种圆锥形贮槽的末端相匹配。可操作此泵 产生约0.5-10微升/分的液流通过该装置；对于体积约0.01 cc的装置，可采用 的流速约为3-5微升/分。根据所要处理和/或分析的体液或其它含细胞液体， 如该领域所知，可采用预处理步骤减少其体积和/或去除不需要的生物分子。
多价螯合剂(如抗体)被附连在主体内收集区17的基底、立柱和侧壁以及该 区域内封闭平板35的相应上表面45上。由于正确偶联，多价螯合剂在渗透性 水凝胶内或上可采取其天然的三维构象，其效果令人惊奇。 如图8所示，微流体装置11在操作时由于重力作用可形成均匀的液流， 同时，由于重力矢量的引导，能改善液体中待处理的细胞或其他生物分子与收
集区17内装置内表面之间的结合接触。在该实施方式中，装置11由底座或支 架55支撑，与水平面呈约30-60度角。优选倾斜约45度。以任何合适方式将 其固定到位，例如用夹板57和一对螺丝59将其上沿夹到底座55的斜置表面 上。因此收集区17中的众多立柱31便同样与水平呈45度角定位。为便于与 入口和出口通路相连，在构建主体13时可类似地将这两条通路对准。 一实施 方式中，所述入口通路15与主体的平坦底面23呈约120-150度角，更优选呈 约130-140度角，最优选的角度约135度，此时装置与水平面呈45度角，如 图8所示。
出口通路19的轴或中心线也同样对准。此外，所述入口和出口通路的轴 优选位于同一垂直平面内，该平面垂直于主体13的平坦底面23，且它们在该 平面内优选相互以80-100度角定位，更优选以约卯度角定位。在图8所示的 这种优选的操作位置，入口通路15是垂直的而出口通路19是水平的，从而有 助于借助重力将液体样品提供给装置并使液流平缓离开，这是由于离开液流可 在水平方向离开而根本不需要向上流动。
图2显示了至少2根、优选至少3根不同直径立柱31的不规则图案，上 述待批美国申请中有更加详细地描述。已发现这种立柱图案能够阻止或最小化 收集区内的直线型液流，并能破坏流线型液流、形成涡流，从而使这种液体样 品内的细胞在这些涡流内接触混合的力矢量。现在还已经发现，以与水平呈例 如约45度的角度操作似乎对给细胞增加额外的力矢量有增效作用，其中的力 矢量密度大于水性缓冲液中的密度。这些矢量与通过收集区的流动通路的中心 线呈约45度定位，并试图将细胞引导到液流途径之外并与收集区内的表面接 触，从而对于捕获靶细胞产生了明显的益处。
令人吃惊的是，收集区17内的一组排列成随机或不规则图案的具有不同 横截面尺寸的立柱31的高度约为50-200微米、优选高度约100微米，宽度约 2-4毫米，所述立柱可以是具有至少约2、 3或4种不同尺寸的圆形截 面立柱， 其直径约50-150微米，优选直径约70-130微米，当立柱间的最小间隔为50-70 pm，优选约60 pm时，这些立柱似乎能促进更加有效地从液体样品流中捕获
细胞。尤其优选的是，立柱的横截面面积占据了收集区体积的约15-25%,所 有立柱都具有由垂直于基面33的平行线形成的侧壁。
使液体样品完全通过该装置之后，样品中存在的大部分耙细胞将被捕获在 收集区内。然后用缓冲液进行洗漆以除去无关生物材料，这些材料曾经是样品 的一部分同时不会被收集区17内的抗体或其他多价螯合剂强烈捕获但会非特 异性结合于涂有水凝胶的表面。用有效的缓冲液进行洗涤可基本上完全除去非 特异性结合的材料并使收集区内仅留下附着的耙细胞，从而预计可净化该区 域。
一旦完成缓冲液洗涤，便可在收集区17中加入使捕获细胞以适当方式释 放的化学试剂，现在优选将装置11放水平。释放可采用本领域已知的方法进 行，如化学方法(如改变pH)，或通过使用酶切割试剂等等。例如，可采用试剂 来切割多价螯合剂，或切割化学螯合剂与细胞之间的键，以将连接于或偶联于 收集区固体表面的靶细胞释放。进行附连抗体等方法之后有效除去捕获配体的 具体方法描述于美国专利5,378,624。例如，如果用对靶细胞表面特征特异的抗 体来螯合细胞，则可使用含有胰蛋白酶或其他合适的蛋白酶如链霉蛋白酶或蛋 白酶K的溶液处理来进行释放。或者，可采用胶原酶从其他多价螯合剂释放， 或者可使用可特异性切割的接头来附连多价螯合剂。在这种切割期间，优选用 简单的塞子61塞住微通道的入口 15和出口 19(见图9)，同时在释放之后可对 装置11进行离心。可以大约相当于500 g的转速离心约5分钟，离心时塞住塞 子61并将装置11固定，因此离心力可将靶生物分子压到封闭平板35的平坦 表面45上，在这里可将它们收集起来。离心结束之后，装置的定位如图9所 示，收集区17内的靶生物分子趋于滞留并附着在平板上表面45上。然后将装 置11拆开。
由图7可见，主体13的各个纵向侧缘以外形成一个截面为三角形的开放 区域63。该开放区域63易于用剪刀或解剖刀切开热收縮的聚合包裹物43(见 图IO)从而不再包裹该装置。将切开的套筒43打开之后(见图11)，如果需要便 可方便地除去平坦的上部帽平板41，这是由于一旦热收縮套筒43被切开并除 去这两个构件之间便没有物理结合。然后，用拇指和食指抓住突出物51便可 方便地将主体13从封闭平板的上表面45上剥离下来(见图12)，这是由于它们
只是简单地通过压力相互叠加在一起而没有任何面-面结合。
结果是，靶生物分子存在于覆盖平板35的上表面，并可立即在平板本身
的平坦平面45上方便地对靶生物分子进行显微检测，例如通过FISH或通过任 何其他合适的分析方法进行检测。或者，可采用本领域已知的分子诊断方法方 便地对它们进行分析。
以下实施例说明了这种类型的原型微通道装置可有效用于螯合宫颈粘液 提取物中的滋养层细胞。当然，这些实施例应理解只是为了阐述本发明的某些 实施方式，不构成对本发明范围的限制，本发明的范围由本说明书所附的权利 要求书所定义。
实施例1
构造用于分离生物分子的微流体装置以提供如附图所示的原型装置。主体 13由PDMS制成，且其上放置有帽平板41，通过空间定向聚合物制成的热收 縮套筒43将它压在平坦的玻璃平板35上以封闭流动通道。将整个收集区17 的内表面与10体积％的道康宁Z-6020或Z-6011溶液一起室温孵育30分钟以 将其衍生化。用乙醇洗涤后用脱脂奶室温处理约1小时，产生酪蛋白薄涂层。 用10%乙醇水溶液洗涤后，用平均MW约6000的基于异硫氰酸酯封端的PEG 三醇的渗透性水凝胶进行处理以有效涂布所有内表面。预聚物溶液由一份重量 的该聚合物和6份重量的有机溶剂(即乙腈和DMF)制成，并将其与含BSA的 100 mM硼酸钠(pH 8.0)配制的1 mg/ml抗体溶液混合。该特定涂层制剂含有100 mg溶于Acn/DMF的预聚物；350 pl用水性硼酸缓冲液配制的0.25 mg/ml的抗 体混合物；以及350 用水性硼酸缓冲液配制的1 mg/ml BSA。该制剂中含有 约2重量％聚合物。为从宫颈粘液样品中分离滋养层，例如，抗体混合物中含 有对胎儿来源的滋养层外表面携带的配体特异的Trop-l和Trop-2的抗体。将 该制剂在微流体装置11中25'C培育2小时。该培育期之后用1%BSA/PBS冲 洗流动通道以得到设计成试图分离胎儿滋养层细胞的涂有抗体的表面。
为检测这种呈一定角度放置的微流体装置的功效，采用包含BeWo和Jurkat 细胞混合物的料液。选择BeWo细胞是由于它们表达Trop-l和Trop-2抗原， 而Jurkat细胞不表达这两种抗原因此可作为阴性对照细胞。
制备足以进行三次检测的料液；料液是含有约1,500个BeWo细胞和约 1,500个Jurkat细胞的1% BSA/PBS缓冲液。将料液分成三份，每份含有约500 个BeWo细胞和约500个Jurkat细胞。将三个相同的微流体装置定位成与垂直 方向呈45度，在真空泵的吸力下使一份混合细胞料液流过每个装置。采用的 流速不同流速为1微升/分、3微升/分和5微升/分。
流过这些测试设备之后用PBS缓冲液进行洗涤，然后通过显微术检测各个 装置。用显微镜分别手工计数两组捕获细胞中的每一组。就靶BeWo细胞而言， 我们发现在最低速率时，约75。/。的BeWo细胞被捕获到收集通道区域。采用3 微升/分的中等流速时该值升至82%，而在5微升/分的最高测试流速时仍为约 60%。另一方面，收集区内Jurkat细胞的非特异性结合在最低流速时相对较高， 即约45%;然而，在3微升/分时该值降至仅为约15%，而在最高流速时低于 5%。认为45度定位的表现相当好，计算显示，以通过收集室区域的速度约为 0.27毫米/秒时的流速进行操作时可对靶细胞进行最好地收集，且非特异性结合 细胞造成的污染最小。
实施例2
类似地，用携带Trop-l和Tr叩-2的渗透性水凝胶涂布另一个具有相同结 构的微流体装置。用HAM培养基(英杰公司(Invitrogen))将怀孕母亲(妊娠8-12 周)的宫颈粘液稀释到10 ml，37。C用DNA酶(120单位)处理30分钟。用100 pm 细胞滤器过滤后，1500RPM离心细胞30分钟。将细胞团重悬于HAM培养基 (100 pl)并使其通过涂有Tr叩-l和Trop-2的微流体装置，操作时将出口管道连 接于真空泵并在垂直定位的圆锥形贮槽中装入约50微升这种宫颈粘液提取物 的细胞悬液。室温操作该泵以使样品液缓慢地连续流过微流体装置，流速优选 为约3-5微升/分。期间，附连在收集区表面的Trop-l和Tr叩-2抗体捕获样品 中存在的滋养层细胞。输送所有样品之后，用1%PBS/BSA水性缓冲液进行缓 慢冲洗。用10分钟将约100 (il该水性缓冲液送入该装置，有效除去该装置流 动通道中非特异性结合的生物材料。然后再冲洗二次以确保完全去除，每次用 约100 ^ 1% PBS加1% BSA冲洗约10分钟。
完成洗涤之后，用0.25%链霉蛋白酶溶液冲洗该装置的流径并用塞子塞住
该装置的入口和出口。将装置在水平位置于27'C培育约20分钟。培育期结束 后将装置放入离心机并以500 g离心约5分钟，使已经分离的细胞在离心力的 作用下聚集到涂有水凝胶的平坦的封闭平板表面上。离心结束时从装置中排出 链霉蛋白酶水溶液。在三角区域沿着主体的一侧切开聚合热收縮套筒并将其打 开，然后抬起主体上部的帽平板。抓住突出物，小心地将主体与下面的平坦封 闭平板剥离开来。用对滋养层来源细胞特异的细胞角蛋白(cystokeratin)-7和细 胞角蛋白-17染色孵育该平坦平板表面的贴附细胞。然后可以采用FISH技术容 易地分析被鉴定为滋养层的细胞。
虽然已通过本发明人目前所知的构成实施本发明最佳模式的某些优选实 施方式说明了本发明，但应理解本领域普通技术人员显然知道，可对其作出各 种改变和修饰，这不脱离以下权利要求书所确定的本发明的范围。例如，虽然 已描述了用于制作微通道基材的某些优选材料，但可采用本领域熟知的许多结 构材料，它们适合用作这种实验室装置。虽然总体上本文着重讲了从母血样品 分离胎儿细胞和从宫颈粘液提取物分离滋养层细胞，但应理解本发明可用于分 离各种各样血细胞，如有核红细胞、淋巴细胞、转移癌细胞、干细胞等；也可 分离液体样品中的其它生物物质，如蛋白质、碳水化合物、病毒等。当样品含 有特定细胞亚群时，可通过靶向一群不需要的细胞将其捕获从而进行负富集。
本文具体披露的所有美国专利和申请被纳入本文作为参考。在下面的权利 要求书中强调了本发明的特殊特征。
权利要求
1.一种微流体装置，所述装置包括具有随机化流径的主体，其包括入口机构、出口机构及在所述入口和出口机构之间延伸的微通道装置；与所述主体接触的封闭平板，从而密封所述流径避免渗漏，和其中所述微通道装置包括众多与所述微通道的基面整合在一起并从基面伸出到所述封闭平板表面的横置分离立柱，其中所述立柱的排列模式能够提供所述随机化流径。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述立柱基本垂直于所述基面。
3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述立柱排列成通过数学算法 产生的随机图案。
4. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述立柱排列成通过数学算法 由所述立柱的总数和两个所述立柱之间的最小距离产生的随机图案。
5. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述立柱具有至少两种不同的 横截面尺寸。
6. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述立柱的平均横截面尺寸与 流过所述微通道的耙分子的大小相关。
7. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述立柱的横截面约占所述微 通道所述基面横截面的20-75%。
8. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述立柱的总体积约占所述微 通道总体积的15-25%。
9. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，两个所述立柱之间的最小距离 与所述立柱的最小横截面尺寸相关。
10. 如权利要求l所述的装置，还包括聚合包裹片，该包裹片围绕所述主 体和所述封闭平板并对它们施压使它们相互面-面接触从而密封所述流径避免 渗漏。
11. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述主体由挠性聚合材料模 压而成，且其中的包裹片至少在所述微通道的整个纵向长度上围绕所述主体和所述平板。
12. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主体包括从其一端延伸 出的突出物。
13. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主体被模压成基本呈平行六面体形并具有叠加在所述主体之上的帽，且其中的包裹片围绕所述帽和封 闭平板并将所述主体夹在当中。
14. 如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述帽成形时具有一对开口， 该开口在所述主体内横向延伸并分别与所述入口机构和所述出口机构对准。
15. 如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述围绕包裹物是聚合材料 制成的热收縮套筒，具有一对与所述帽内的所述开口对准的隔开的开孔。
16. 如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述帽的宽度小于或等于所 述主体的宽度，其纵向侧面呈斜面形。
17. 如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述帽最宽处的宽度等于所 述主体宽度的约75-100%。
18. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述主体的宽度等于所述封 闭平板宽度的约50-80%。
19. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述入口机构和所述出口机 构包括横截面基本呈圆形的通路，所述通路的轴与所述主体和封闭平板的接触 面分别呈120-150度。
20. 如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述轴相互之间呈80-100 度角。
21. 如权利要求i9所述的装置，其特征在于，所述入口通路中具有je槽，且其中所述贮槽的内部容积至少约0.2 ml。
22. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述微通道的表面和所述封 闭平板的所述表面涂有亲水层。
23. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微通道的表面和所述封 闭平板的所述表面涂有包含PEG、PPG或其共聚物形成的异硫氰酸酯功能性聚 合物的亲水性渗透性水凝胶。
24. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微通道的表面和所述封 闭平板的所述表面涂有多价螯合剂。
25. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多价螯合剂通过亲水性 接头或水凝胶层偶联于所述微通道的所述表面。
26. —种试剂盒，其包含如权利要求1所述的装置以及用多价螯合剂涂布 所述微通道的表面和所述封闭平板的所述表面的说明书。
27. —种试剂盒，其包含权利要求1所述的装置，其中所述微通道的表面 和所述封闭平板的所述表面涂有多价螯合剂。
28. —种分离或捕获样品中的靶分子的方法，所述方法包括 使含有所述样品的流体流过权利要求1所述装置的所述微通道，其中所述微通道的表面和所述封闭平板的所述表面涂有能够结合所述耙分子的多价螯 合剂。
29. —种检测样品中的靶分子的方法，所述方法包括 使含有所述样品的流体流过如权利要求1所述装置的所述微通道，其中所述微通道的表面和所述封闭平板的所述表面涂有能够结合所述靶分子的多价 螯合剂，和检测所述靶分子。
30. —种检测样品中的耙分子的方法，所述方法包括 使含有所述样品的流体流过如权利要求1所述装置的所述微通道，其中所述微通道的表面和所述封闭平板的所述表面涂有能够结合所述靶分子的多价 螯合剂；将所述封闭平板与所述主体分离，使所述耙分子暴露在所述封闭平板的所 述表面，禾口检测所述靶分子。
31. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，在所述分离之前洗涤含有所 述捕获的靶分子的所述微通道装置。
32. 如权利要求31所述的方法，其特征在于，在所述分离之前用化学试剂 处理所述微通道以从所述微通道的表面释放所述捕获的耙分子。
33. 如权利要求32所述的方法，其特征在于，在所述释放之后，对所述装 置施以离心力以使所述释放的靶分子聚集在所述封闭平板表面上，之后再进行 所述分离。
34. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述主体由挠性聚合材料制 成，并利用主体一个纵向末端提供的突出物将其与所述封闭平板剥离开。
35. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，使所述样品以约0.2-1毫米 /秒的平均液体流速流过所述微通道。
全文摘要
本发明提供了从样品中检测或分离所需靶细胞或分子的微流体装置、试剂盒和方法。可使含有样品的液体流过包含其中附连有多价螯合剂的随机化流径的微流体装置来检测和/或分离所需靶细胞或分子。
文档编号C12M3/00GK101374939SQ200780003143
公开日2009年2月25日 申请日期2007年1月12日 优先权日2006年1月12日
发明者P·钦伯格, Z·唐 申请人:生物概念股份有限公司