用于分离细胞外基质体的装置和方法与流程

本发明涉及用于分离细胞外基质体(extracellular matrix body)的装置、方法和系统。更具体地，本发明公开了用于从生物样品中分离细胞外基质体以用于受试者的诊断和预后的装置、方法和系统。

背景技术：

1、用于疾病诊断和预后的常规方法可能需要分析或分离极小级分的生物样品。对来自极小级分的组分的相应分析可用于疾病的诊断和预后。例如，可以检测和分析个体细胞，甚至个体核酸分子。然而，这类常规方法的一个缺点是依赖于非常少量的生物材料和相应的小信号来进行决策。有用的信号可能会在其他未测量的生物材料中丢失。

2、用于疾病诊断和预后的常规方法经常需要获取待获得的生物样品和需要从样品中分离出的众所周知的结构以供进一步分析。例如，可以分离和表征完整的器官组织、全细胞、外体和其他众所周知的结构。这类方法的缺点包括当众所周知的结构不容易反映疾病状态时，就无法检测或表征疾病。

3、用于疾病诊断和预后的常规方法的其他缺点包括使用仅与受试者生物样品的特定众所周知的结构元素相关的生物标志物，例如外体。在这些方法中，生物标志物经常因与感兴趣的病理学不直接相关而受到固有的限制。常规方法经常试图考虑一些可能与疾病有偏远或部分关联的生物标志物，希望统计数据能够提供诊断答案。通常需要生物标志物的组合，并且结果高度不可预测。

4、常规装置的其他缺点包括无法精确测量含有生物组分的复杂流体中的流量和压力。由于生物组分与执行测量的装置的相互作用，含有生物组分的流体可能导致流量和压力的变化。

5、需要用于从生物样品中分离颗粒以用于诊断目的的装置和系统，其可以提供增加的与特定生物学相关的样品分离物。更具体地，需要用于从生物样品中分离重要组分以用于疾病的诊断和预后的装置、方法和系统。

6、迫切需要用于从生物样品中分离颗粒的方法和装置，这些方法和装置可以分离更紧密地对应于疾病状态的生物材料的相关级分，并测量相关流体中的差压和流量。

技术实现思路

1、本发明提供适用于各种疾病和病况的用于从生物样品中分离颗粒的装置和系统。提供了用于从生物样品中分离颗粒的方法和系统，其可以增加与生物学相关的样品分离物。本发明的装置和方法可用于从生物样品中分离重要组分，用于疾病的诊断和预后。

2、在一些实施方案中，本发明的用于从生物样品中分离颗粒的方法和装置可用于各种生物样品，包括体液、组织和细胞。在某些实施方案中，本公开的方法可以分离与疾病状态密切对应的生物材料的相关级分。

3、本公开的方法和装置可用于分离生物样品的重要级分，分析其与疾病的诊断和预后相关的组分。在一些实施方案中，可以获得显著量的生物材料和相应改善的信号水平以用于决策制定。本发明的方面包括保存细胞外基质体(emb)的组合物和性质作为疾病指标。

4、在一些方面，本发明提供增强的使用细胞外基质体检测或表征疾病的能力，这可以更容易地反映疾病状态。

5、在另外的方面，本公开的装置和方法可以为相关生物标志物提供增加的信号，这些生物标志物将特定生物级分与疾病状态相关联。本公开的生物标志物可以与疾病相关联并提供诊断工具。

6、本公开的装置可以通过在装置中保持连续且大量的流动来提供包含生物组分的流体的流量和压力的精确测量，使得传感器可以精确地测量差压和流量。本文公开的装置和系统可以通过保持连续且大量的流动的通道的布置来提供改进的包含生物组分的流体的流量和压力的测量。在一些实施方案中，本公开的装置可具有一个或多个通道，这些通道不显著限制流体的流动，从而在系统中维持连续且大量的流动。

7、本公开的装置和系统可以分离生物样品的独特亚群或子集级分。在一些实施方案中，生物样品的独特子集级分可与疾病相关。在某些实施方案中，生物样品的独特子集级分可基本上由细胞外基质体组成。

8、在进一步的方面，本公开提供了用于分离、检测和/或分析含有生物材料或分子的流体的超微结构组分的装置和方法。在某些实施方案中，超微结构组分可与疾病有关。

9、本发明的实施方案可用于分离、提取和利用作为多种特定疾病生物标志物来源的细胞外基质体(emb)。

10、本发明包括用于分离、检测和分析细胞外基质体、生物颗粒和复合物的装置，以用于各种用途。

11、在某些方面，细胞外基质体可以通过其形态学特征作为生物标志物。在进一步的方面，细胞外基质体可以通过包含可能存在于疾病途径中的分离的生化标志物来起作用。

12、本发明的方面可以进一步提供诊断系统，包括用于通过疾病相关的细胞外基质体(emb)和/或生物颗粒或复合物来检测和测量生物标志物的装置。

13、在进一步的实施方案中，本公开描述了用于制备和分析生物材料样品的方法和装置。

14、生物材料样品可以包括体液、组织和细胞。

15、本发明的实施方案包括以下内容：

16、一种用于分离生物样品级分的装置，其包括：

17、一个或多个限制通道，其具有入口端和出口端，其中入口端和出口端通过通道流体连通；

18、多个间隔开的障碍物，其位于限制通道中以提供流动阻力，其中障碍物之间的间隔在从入口端到出口端的方向上变小；以及

19、用于容纳流体的入口贮液器，其中入口流体贮液器与限制通道的入口端流体连通；

20、一个或多个具有入口端和出口端的均匀流动通道，其中入口端和出口端通过通道流体连通，其中入口端与入口贮液器流体连通。

21、上述装置还包括压力源，所述压力源用于对入口贮液器中的流体施加压力；和/或与入口贮液器流体连通的流量传感器，其用于测量入口贮液器处的流体的流速和压力。

22、该装置还可包括与限制通道和均匀流动通道的出口端流体连通的出口贮液器。

23、上述装置，其中限制通道包括具有至少约1微米、或至少约2微米、或至少约4微米、或至少约10微米、或至少约25微米、或至少约50微米、或至少约100微米、或至少约200微米、或至少约500微米开窗的屏障带(barrier band)。

24、上述装置，其中限制通道包括约1-4微米、或约1-15微米、或约4-35微米、或约4-100微米、或约4-200微米的开窗。

25、上述装置，其中装置中1-90％的流量在均匀流动通道内，或装置中1-75％的流量在均匀流动通道内，或装置中1-50％的流量在均匀流动通道内，或装置中1-25％的流量在均匀流动通道内。

26、限制通道和均匀流动通道可以与同一芯片或基板集成。限制通道和均匀流动通道可以位于不同的芯片或基板中。限制通道可以是微流体通道。

27、上述装置还包括用于分析通道中的生物样品的器具(means)。

28、上述装置还包括用于分析通道中生物样品的蛋白质组学组成、脂质组学组成、转录组学组成或碳水化合物组成的器具。

29、上述装置还包括用于测量通道内样品的分离级分的水平的器具。

30、上述装置还包括用于测量通道内样品的分离级分中的生物标志物水平的器具。

31、上述装置，其中多个障碍物包括与通道集成的立柱。

32、上述装置，其中多个障碍物包括以下一项或多项：人或动物葡萄膜网状结构(uveal meshwork)的一部分、人或动物角膜巩膜网状结构(corneoscleral meshwork)的一部分或人或动物小管旁网状结构(juxtacanalicular meshwork)的一部分。

33、多个障碍物可包括玻璃珠、磁珠、凝胶颗粒、葡聚糖颗粒或聚合物颗粒。

34、生物样品可以由人或动物体液、血液、组织或细胞组成。生物样品包含运载流体(carrier fluid)。

35、上述装置，其中生物样品包含一种或多种试剂。

36、上述装置，其中限制通道还包括用于结合样品的生物标志物或生物分子的结合部分。

37、生物样品可以来自于正在经历诊断或预后的受试者。

38、上述装置还包括在限制通道中的弯曲流体混合区域。上述装置，其中限制通道或连续流动通道具有氟化涂层。

39、本发明还涉及通过使生物样品从权利要求1的装置的入口端流向出口端；并逆转流体流动的方向为朝向装置的入口端而从生物样品中提取细胞外基质体的方法。

40、一种用于分离生物样品的级分的微流体系统，该系统包括：

41、微流体装置，其包括

42、一个或多个具有入口端和出口端的限制通道，其中入口端和出口端通过通道流体连通；

43、多个间隔开的障碍物，其位于限制通道中以提供流动阻力，其中障碍物之间的间隔在从入口端到出口端的方向上变小；以及

44、用于容纳流体的入口贮液器，其中流体贮液器与限制通道的入口端流体连通；以及

45、一个或多个具有入口端和出口端的均匀流动通道，其中入口端和出口端通过通道流体连通，其中入口端与入口贮液器流体连通；

46、包括压力源的驱动单元；

47、包括流体源的源单元，其中压力源与流体源和微流体装置的入口贮液器流体连通；

48、传感器单元，其包括与入口贮液器流体连通的传感器，用于测量入口贮液器处流体的流速和压力，并将流量和压力数据发送到处理器；和

49、片上分析器单元，其包括一个或多个用于分析微流体装置中的分离级分并将分析数据发送到处理器的器具；和

50、用于接收和显示流速、压力和分析的处理器。

51、一种组合物，其包含从本公开的装置中提取的生物样品的级分。该组合物可用于治疗人体或动物体。该组合物可用于受试者的诊断或预后。

52、一种用于制备生物样品的方法，该方法包括从生物样品中分离细胞外基质体。细胞外基质体的尺寸可以为0.5至5,000微米，或1至1,000微米，或1至200微米，或4至100微米。分离细胞外基质体可以通过超滤或离心来进行。分离细胞外基质体可通过本公开的装置进行。

53、上述方法进一步包括使用1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺交联将细胞外基质体固定在玻璃表面上。

54、一种使用1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺交联将细胞外基质体固定在玻璃表面而制备细胞外基质体的生物样品的方法。