微流体系统技术方案

本发明专利技术涉及一种微流体系统，微流体系统包括：包含多个两种不混溶流体的元件的微通道，该微通道包括包含磁性粒子(M)的液滴(30)；和用于在所述微通道内产生磁场的装置，所述装置包含可激活的磁性元件，所述可激活的磁性元件包含尖端(5,6)，所述微流体系统配置成通过流或者通过压力差来传送所述液滴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种微流体系统，微流体系统包括：包含多个两种不混溶流体的元件的微通道，该微通道包括包含磁性粒子(M)的液滴(30)；和用于在所述微通道内产生磁场的装置，所述装置包含可激活的磁性元件，所述可激活的磁性元件包含尖端(5,6)，所述微流体系统配置成通过流或者通过压力差来传送所述液滴。【专利说明】微流体系统
本专利技术涉及微流体装置和方法，尤其是用于磁控制磁性粒子的微流体装置和方法，以及其在分析物的检测和/或量化中的用途。
技术介绍
免疫测定法是一种广泛应用在对于疾病生物标志物筛选的临床研究和医疗诊断中的功能强大的技术。该方法的显著的特异性和灵敏度归因于在样本内的大范围材质中的抗体和其靶标之间的分子识别。大多数测定方法是异质的:免疫复合物形成到固体表面上，通常形成到微量滴定板的底部上，并且在检测之前，通过数次洗涤步骤除去未结合的分子。然而，这种安排呈现出多个缺陷，其中，低的捕获面积和表面与体积之比是最主要的，因为它们与免疫测定方法的灵敏度直接相关。作为用于执行生物标志物捕获的固体载体的磁性微粒子的出现能够克服这些问题中的一个问题。微珠显示出具有重要的粘合能力的大的比表面，该粘合能力提供较好的捕获功效。另外，由于磁性微粒子的超顺磁特性，它们易于处理使多个免疫测定法分离和洗涤步骤更快地实施的情况。由于微流体的样式，随着反应时间的增加，大型捕获区域的联接能够实现在几分钟内以良好的灵敏度检测生物标志物的医疗点平台。免疫凝集是最简易且最快速的一步式免疫测定法之一。它在于:在具有至少两个结合位点的靶标存在的情况下，使用功能化的珠形成聚集体。该简易过程被广泛地应用于免疫诊断学，但仍受聚集体形成的缓慢历程所限制。基于微流体的多个策略已经显示出能够缩短反应时间且提高灵敏度，但是这些过程仍是费力的。目前，在微流体中所进行的大多数珠式ELISA以连续流的形式实施，但是由于处理和抽吸原因导致液体体积不能小于几微升。对于某个临床诊断应用而言，需要减小免疫测定法的体积，在该临床诊断应用中，该体积样本确实可以少量地存在，例如新生儿的血液样本。另外，对于一些应用而言，减小样本体积或试剂体积是重要的，在这些应用中，大量标准或材料或样本需要被筛选，如药物筛选、高通量筛选、组合化学、系统生物学、数字生物学、合成生物学等情况。在大多数国家中已经建立了新生儿疾病的筛选(Clague&Thomas,2002) ，但对这些样本的子微升反应会有机会从采集的相同样本体积进行多个分析。液滴微流体能够处理小的自封闭体积。然而，多步骤反应不易于利用常见的液滴控制(例如，合并和分裂)来执行，这是磁性液滴处理提供简易方式以克服这些难题且在数字微流体平台上执行珠式测定的原因。多个方法已经被用于控制磁性粒子，以在综合系统内进行生物分析。首先，Shikida等人(Shikida等人,2006a) (Shikida等人,2006b) 和介绍了在微流体系统中分散在油中的两个水滴之间的珠转移。由于动磁和闸控结构，通过分裂包含粒子的小液滴来进行提取以在提取期间保持该液滴。液滴体积已经从约40微升减小至几微升，以便进行PCR扩增(Tsuchiya等人，2008) 。基于该文献，磁性珠控制的多个示例在数字微流体上得以说明。大多数示例为2D平台，2D平台能够被分为两组:一组为利用可移动磁体从放置到表面上的液滴中提取珠(Zhang等人，2010) (Long等人，2009) ，另一组为基于电润湿装置，其中，使液滴移动靠近固定磁体(Sista等人，2008) 。尽管所有的这些系统都能够执行多个步骤分析测定，但是它们并不是简单且易于操作的，主要是由于液滴形成和定位到表面上和/或要实现的磁体移动。Lehmann等人(Lehmann等人,2006) 记录了一种平台，该平台将线圈阵列集成在PCB衬底上，该PCB衬底与疏水性/亲水性表面图案结构联接以分裂液滴。尽管该集成，但是系统复杂性高度地增大且液滴体积和珠数量仍在微升和几百微克的范围内。两相微流体为形成灵活且高通量的分析系统提供了独特能力。将液滴微流体与磁性粒子相结合的平台提供了非均相分析测定的优势，同时能够在不存在小份的分散、混合和合并的情况下进行复杂的操作，例如芯片上输送。基于该策略的关注的应用被提出，尤其对2D载体使用电湿润，但它们是相对低通量的，且电湿润增加了限制生物测定性能的难以区别的污染问题。因此，本专利技术的一个目的在于克服上述限制。特别地，在本专利技术的一个方面，本专利技术涉及基于微毛细管或微通道的具有集成的磁性钳的平台，该平台能够快速且稳健地实施液滴内的复杂的珠式生物测定。因此，该方法能够使我们可靠地分离、运输、混合和合并液滴，同时提供实施生物测定所必需的高通量分析和复用能力。另外，例如在Gu 等人(Anal chem, 2011, dx.do1.0rg/10.1021/ac201678g)中所公开的方法在未将超顺磁粒子与铁磁粒子结合的情况下，不可以提供超顺磁粒子的分裂。然而，铁磁粒子在被磁化后不易分离，因此现有技术的这种方法不允许再悬浮、且强烈地限制了方案步骤的数目。亚铁磁粒子、或反铁磁粒子也可能具有这些缺陷。此外，现有的液滴系统不可以提供执行洗涤步骤和洗脱步骤的可能性。在其它已知的方法中，通过水力动力法分裂液滴，磁体被用于优先移动一个子液滴中的磁性粒子。然而，在该情况下，包含粒子的液滴和其它液滴具有类似的尺寸，因此分离能力较差。本专利技术的另一目的在于增大聚集体形成动力学、减小体积、和提供完全自动化的且低成本的用于免疫凝集的平台。本专利技术的一个目的在于提供一种用于通过改进的提取过程来实施化学的、生物的、物理的或生化的过程、分析或反应的方法。本专利技术的一个目的在于提供用于实施化学的、生物的、物理的或生化的过程、分析或反应的改进的方法，其中，超顺磁粒子被包含在容纳在微通道中的液滴中。本专利技术的一个目的在于提供一种允许阻止包含在液滴内的磁性粒子成为包含最小体积的流体的二级液滴的系统，而不阻止液滴的剩余物。本专利技术的一个目的在于提供用于在微流体装置中实施可选地包括多个步骤的各种类型的分析测定的系统，该微流体装置可不包括微电极阵列或微制造的微线圈。本专利技术的一个目的在于提供用于在微流体装置中实施可选地包括多个步骤的各种类型的分析测定的系统，其中，液滴通过流动或通过压力差被运输。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，本专利技术涉及一种微流体系统，所述微流体系统包括:?微通道，该微通道尤其包括纵向轴线，和?用于在所述微通道内产生磁场的装置，所述装置包括可激活的磁性元件。“可激活的磁性元件”指能够被可逆地磁化的材料，从而该材料能够在其周围引起磁场。通常，能被直接激活的磁性元件为电磁体的芯。根据本专利技术的可激活的磁性元件可被间接地激活。可激活的磁性元件的示例为软磁性元件的元件，其包括在机械装置中，在机械装置中，永久磁体能够通过机械部件可逆地靠近所述软磁性元件的一部分，其中，围绕轴线转动的永久磁体能够被转动以使其磁极与芯的一侧接触(在这种情况下，芯被激活)，或者被转动以不再与这种芯接触，在这种情况下，芯未被激活。在优选的实施方式中，可激活的磁性元件包括尖端。在优选的实施方式中，可激活的磁性元件包括芯和尖端。为了便于描述，在说明书本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流体系统(1)，包括：●微通道(2)，所述微通道(2)包含多个两种不混溶流体的元件(30)，所述微通道包括含有磁性粒子(M)的液滴(30)，和●装置(3)，所述装置(3)用于在所述微通道(2)内产生磁场，所述装置包括可激活的磁性元件(5；6)，所述可激活的磁性元件包括尖端(5a；6a)，所述微流体系统被配置成通过流或者通过压力差输送所述液滴。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：让路易斯·维伊瓦，劳伦特·马拉奎因，斯特凡诺·贝戈洛，阿纳斯·阿里谢里夫，斯蒂芬妮·德斯克罗伊斯，
申请(专利权)人：国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：法国;FR