【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于外泌体分离领域，特别涉及一种基于粘弹性流体特性的外泌体高效分离平台。
技术介绍
1、由于细胞在内陷过程中的不均一性，以及胞内多囊泡体成熟过程中蛋白质分类机制(specific protein-sorting mechanism)，外泌体在尺寸和所包含的内容物上存在差异，异质性是外泌体的最显著特点。不同组织细胞分泌的外泌体所携带的内容物存在差异，同一组织在不同状态(健康或疾病，静息或运动等)时分泌的外泌体内容物也有较大差异。外泌体通过激活肿瘤相关信号通路、诱导免疫耐受、重塑细胞外基质、增强肿瘤细胞侵袭性和调控肿瘤微环境促进肿瘤的发生发展，在肿瘤诊断与监测以及肿瘤治疗方面都表现出了强大的优势。由于外泌体具有许多天然的优势，例如：外泌体可保护其中的核酸类物质，防止其迅速降解；外泌体的形成与亲源细胞的状态密切相关；针对外泌体内容物的检测比传统的肿瘤标志物更具有特异性；外泌体广泛存在于多种体液样本中，以其为基础的肿瘤诊断可在病情发展过程中及时监测分子标志物的变化，这种检测更易监控且样本更易收集。由于外泌体检测可实现肿瘤的无创诊断，以外泌体及其内容物作为潜在标志物在肿瘤研究领域中占据越来越重要的地位。
2、由于外泌体自身的多样性，包括来源多样性(来自不同器官组织的细胞分泌)以及体积多样性(外泌体形成过程多种因素共同作用)；尤其是其所在液体内存在大量不同种类颗粒，外泌体自身大小范围在30-150nm，此外体液内还存在核外颗粒体(ectosome，100nm-1μm)、凋亡小体(apoptotic body，1-5μm
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于粘弹性流体特性的外泌体高效分离平台，利用不同浓度的peo溶液黏弹性的差异，使平台能够筛选出更小尺寸的外泌体颗粒，拓展了外泌体的应用范围。
2、本专利技术提供了一种基于粘弹性流体特性的外泌体高效分离平台，所述平台包括多个入口和出口以及连通入口和出口的流道；其中，所述入口包括样品液入口和鞘液入口；所述样品液和鞘液采用不同浓度的聚环氧乙烷peo溶液作为溶剂。
3、进一步的，所述样品液采用高浓度peo溶液，鞘液采用低浓度peo溶液。
4、进一步的，所述高浓度peo溶液的浓度范围为0.05-0.1wt％；所述低浓度peo溶液的浓度范围为0.01-0.02wt％。
5、进一步的，所述流道嵌入pdms层。
6、进一步的，所述pdms层与玻璃基板键合组装成外泌体高效分离平台。
7、本专利技术的原理如下：
8、黏弹性流体中在比较简单的通道结构中就有较好的聚焦性能，非常适合用于操纵粒子，进行颗粒分离。在黏弹性流体中，流体中的稀释聚合物可以引起第一正向应力差(n1)。在微通道中流动的悬浮颗粒或细胞在n1的作用下可以横向迁移。
9、图1示意了本设计中黏弹性流体中微粒的受力情况。为了提升分离效果，在一个矩形通道中同时通入不同浓度的peo溶液，使其能够分离外泌体尺寸的颗粒(200nm以下)。
10、在稀peo溶液溶液中，惯性升力对颗粒迁移的影响可被忽略。因此主要考虑弹性升力和黏性曳力。
11、弹性升力：在黏弹性流体中，介质中的聚合物对粒子产生额外的弹性力。由第一正应力n1在颗粒尺寸上分布的不平衡引起的弹性力fe可以表示为：
12、
13、其中cel为无维弹性升力系数，a为粒径，ηp为聚合物对溶液粘度的贡献。λ定义了流体的弛豫时间。
14、黏性曳力：假设一个球形粒子在均匀的斯托克斯流体中运动，并且粒子和流体之间存在速度差，则会产生一个拖曳的力，这个力可以表示为
15、fd＝3πμfa(vf-vp)；
16、其中，vf和vp分别为流体元素和粒子的速度。a为粒径，μf为流体粘度。
17、可以看到弹性升力与粒径三次方成正比，而黏性曳力与粒径成正比。为了提升针对粒径的分离效果，考虑在维持黏性曳力的同时提高弹性升力的影响。因此样品与鞘流选择不同浓度的peo，鞘流选择较低浓度保证较小的μf，进而使fd较小，样品选择较大浓度的peo使ηp更大，提高弹性升力的影响。
18、有益效果
19、粘弹性流体技术是一种无标记的粒子操纵方法，在分离肿瘤细胞、血细胞、细菌和外泌体等方面有显著效率。粘弹性流体中，不同大小的微粒会经历不同程度的迁移，从而实现分离。与使用声波、电场、磁场等其他微流控分离技术相比，粘弹性流体分离技术不需要外部其他物理场的支持，显著简化了微流控装置的设计和制造过程。粘弹性微流控技术对纳米颗粒的分离能力极强，能够处理样本量较小的样品，这也是包括惯性微流体技术等在内的其他技术难以达到的水平。本专利技术利用不同浓度的peo溶液黏弹性的差异，使平台能够筛选出更小尺寸的外泌体颗粒，拓展了外泌体的应用范围。
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1.一种基于粘弹性流体特性的外泌体高效分离平台，其特征在于：所述平台包括多个入口和出口以及连通入口和出口的流道；其中，所述入口包括样品液入口和鞘液入口；所述样品液和鞘液采用不同浓度的聚环氧乙烷PEO溶液作为溶剂。
2.根据权利要求1所述的外泌体高效分离平台，其特征在于：所述样品液采用高浓度PEO溶液，鞘液采用低浓度PEO溶液。
3.根据权利要求2所述的外泌体高效分离平台，其特征在于：所述高浓度PEO溶液的浓度范围为0.05-0.1wt％；所述低浓度PEO溶液的浓度范围为0.01-0.02wt％。
4.根据权利要求1所述的外泌体高效分离平台，其特征在于：所述流道嵌入PDMS层。
5.根据权利要求4所述的外泌体高效分离平台，其特征在于：所述PDMS层与玻璃基板键合组装成外泌体高效分离平台。
【技术特征摘要】
1.一种基于粘弹性流体特性的外泌体高效分离平台，其特征在于：所述平台包括多个入口和出口以及连通入口和出口的流道；其中，所述入口包括样品液入口和鞘液入口；所述样品液和鞘液采用不同浓度的聚环氧乙烷peo溶液作为溶剂。
2.根据权利要求1所述的外泌体高效分离平台，其特征在于：所述样品液采用高浓度peo溶液，鞘液采用低浓度peo溶液。
3.根据权利要求2...
【专利技术属性】
技术研发人员：王大印，赵建龙，罗源，郭涵，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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