使用致动的表面附接柱来处理细胞的系统、流体盒及方法与流程

文档序号:20166478发布日期:2020-03-24 21:35阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种细胞处理系统,其特征在于,所述细胞处理系统包含:

一流体盒,包含:

一细胞处理腔室,包含一底部基板及一顶部基板,所述底部基板及所述顶部基板由一间隙分隔开,其中所述细胞处理腔室还包含一微柱阵列,所述微柱阵列包含多个表面附接的微柱布置在一微柱基板上,及所述微柱基板位于所述底部基板上;以及

一控制仪器;

其中所述多个表面附接柱被配置用以在存在一致动力的情况下致动;其中

没有多个粘合剂被设置在所述多个表面附接柱、所述底部基板、所述顶部基板或所述微柱基板上,或与所述多个表面附接柱、所述底部基板、所述顶部基板或所述微柱基板一体成形;及其中所述底部基板和所述顶部基板被布置在一对准部件上,所述对准部件被配置用以安装在所述控制仪器上。

2.如权利要求1所述的细胞处理系统,其特征在于:所述流体盒还包含一个或多个样品存储器、一个或多个洗涤存储器、一个或多个供应细胞处理腔室、一个或多个废料存储器以及一个或多个洗脱液存储器,所述一个或多个样品存储器、所述一个或多个洗涤存储器、所述一个或多个供应细胞处理腔室、所述一个或多个废料存储器以及所述一个或多个洗脱液存储器通过多个流体通道的一布置而流体连接到所述细胞处理腔室。

3.如权利要求2所述的细胞处理系统,其特征在于:在所述多个流体通道中的每一个提供一流体控制端口。

4.如权利要求3所述的细胞处理系统,其特征在于:所述一个或多个样品存储器、所述一个或多个洗涤存储器、所述一个或多个供应细胞处理腔室、所述一个或多个废料存储器以及所述一个或多个洗脱液存储器中的每一个包含一入口及一出口。

5.如权利要求4所述的细胞处理系统,其特征在于:一流体控制端口设置在所述样品存储器的所述出口处,一流体控制端口设置在所述洗涤存储器的所述出口处,一流体控制端口设置在所述废料存储器的所述入口处,及一流体控制端口设置在所述洗脱液存储器的所述入口处。

6.如权利要求5所述的细胞处理系统,其特征在于:所述多个流体控制端口包含多个夹阀。

7.如权利要求6所述的细胞处理系统,其特征在于:一第一泵浦流体连接至所述样品存储器,及一第二泵浦流体连接至所述洗涤存储器。

8.如权利要求7所述的细胞处理系统,其特征在于:所述第一泵浦及所述第二泵浦能够向所述细胞处理腔室供应一正压及一负压。

9.如权利要求2至8任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述样品存储器、所述洗涤存储器、所述废料存储器及所述洗脱液存储器中的一个或多个包含多个密封件,所述多个密封件可透气但不可透液体。

10.如权利要求2至9任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述控制仪器包含一基座,所述基座容纳:用于向所述多个微柱提供一个或多个致动力的一个或多个机构;用于在所述细胞处理腔室中计数多个细胞的一个或多个机构;用于泵送及控制所述流体盒中的多个流体的一个或多个气动装置;以及一控制器。

11.如权利要求10所述的细胞处理系统,其特征在于:所述致动力选自由以下组成的群组:一磁场、一热场、一声场、一光场、一电场及一振动场。

12.如权利要求1至11任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述控制仪器包含一平台,所述平台配置用以与所述流体盒相连接。

13.如权利要求12所述的细胞处理系统,其特征在于:所述平台包含多个流体控制端口,所述多个流体控制端口定位成相对应于所述流体盒的所述多个流体通道。

14.如权利要求13所述的细胞处理系统,其特征在于:所述多个流体控制端口中的每个包含一阀门机构。

15.如权利要求14所述的细胞处理系统,其特征在于:所述阀门机构是一夹阀。

16.如权利要求12至15任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述平台还包含一光学窗口,所述光学窗口与所述流体盒的所述细胞处理腔室基本上相对准。

17.如权利要求16所述的细胞处理系统,其特征在于:用于对所述细胞处理腔室中计数多个细胞的所述一个或多个机构是一光学成像系统。

18.如权利要求1至17任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述细胞处理系统是一独立式设备。

19.如权利要求1至17任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述细胞处理系统还包含用于处理多个生物材料的一自动化机器人系统。

20.如权利要求19所述的细胞处理系统,其特征在于:用于处理所述多个生物材料的所述自动化机器人系统包含一多孔板。

21.如权利要求20所述的细胞处理系统,其特征在于:所述多孔板选自由以下组成的群组:一12孔板、一24孔板及一96孔板。

22.如权利要求20或21所述的细胞处理系统,其特征在于:所述流体盒的所述对准部件的多个尺寸基本上对应于所述多孔板的多个尺寸。

23.如权利要求20至22任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:用于处理所述多个生物材料的所述自动化机器人系统还包含:一个或多个吸移器,用于处理来自所述多孔板的多个流体。

24.如权利要求20至23任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:用于处理所述多个生物材料的所述自动化机器人系统还包含:一吸移器,用于处理来自所述流体盒的所述洗脱液存储器的多个流体。

25.如权利要求10至24任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:用于对所述细胞处理腔室中计数多个细胞的所述一个或多个机构包含电阻的测量、流式细胞仪、图像分析、分光光度法、多个荧光标记的细胞的荧光检测或其组合。

26.如权利要求1至25任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述多个微柱由聚二甲基硅氧烷(pdms)形成。

27.如权利要求1至26任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述多个微柱的一长度范围为约1微米至约100微米。

28.如权利要求1至27任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述多个微柱的一直径范围为约0.1微米至约10微米。

29.如权利要求1至28任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述多个微柱具有一横截面形状选自由以下组成的群组:圆形、卵形、正方形、矩形及三角形。

30.如权利要求1至29任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述多个微柱被定向为基本上与所述基板的一平面正交。

31.如权利要求1至29任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述多个微柱相对于所述基板的一平面的一法线以一角度α定向。

32.如权利要求1至29任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述多个微柱以约0微米至约50微米的一间距进行取向。

33.如权利要求1至32任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述细胞处理系统还包含:一控制器,能够执行多个程序指令。

34.如权利要求1至33任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述细胞处理系统还包含一用户界面。

35.如权利要求1至34任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述细胞处理系统还包含一通信接口。

36.如权利要求1至35任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述细胞处理系统还包含一电源。

37.一种用于处理多个细胞的方法,其特征在于,所述方法包含:使用如权利要求1至36任一项所述的细胞处理系统,及包含以下步骤:

(a)将一样本流体引入所述样品存储器,其中所述样本流体包含多个细胞,及所述多个细胞悬浮在所述样本流体中;

(b)使所述样本流体流入所述细胞处理腔室;

(c)使悬浮在所述样本流体中的所述多个细胞沉淀到所述多个表面附接的微柱间的所述微柱基板上,其中没有致动力施加到所述多个表面附接的微柱;

(d)执行一细胞洗涤周期,所述细胞洗涤周期包含使一洗涤缓冲液从所述洗涤存储器流出,通过所述细胞处理腔室并进入所述废料存储器,其中所述多个细胞保持沉淀在所述多个表面附接的微柱间的所述微柱基板上,且没有致动力施加到所述多个表面附接的微柱上;

(e)根据需要重复步骤(d),以洗涤沉淀在所述多个表面附接的微柱间的所述微柱基板上的所述多个细胞;

(f)执行一细胞回收周期,所述细胞回收周期包含使一洗涤缓冲液流过所述细胞处理腔室,其中多个致动力被施加到所述多个表面附接的微柱,以使所述多个细胞重新悬浮到流动中的所述洗涤缓冲液中,从而产生一含细胞的洗脱液;以及

(g)使所述含细胞的洗脱液流入所述洗脱液存储器中。

38.一种用于处理多个细胞的方法,其特征在于,所述方法包含:使用如权利要求1至36任一项所述的细胞处理系统,及包含以下步骤:

(a)将一样本流体引入所述样品存储器,其中所述样本流体包含多个细胞,及所述多个细胞悬浮在所述样本流体中;

(b)使所述样本流体流入所述细胞处理腔室;

(c)使悬浮在所述样本流体中的所述多个细胞沉淀到所述多个表面附接的微柱间的所述微柱基板上,其中没有致动力施加到所述多个表面附接的微柱;

(d)执行一细胞洗涤周期,所述细胞洗涤周期包含使一洗涤缓冲液从所述洗涤存储器流出,通过所述细胞处理腔室并进入所述废料存储器,其中所述多个细胞保持沉淀在所述多个表面附接的微柱间的所述微柱基板上,且没有致动力施加到所述多个表面附接的微柱上;

(e)根据需要重复步骤(d),以洗涤沉淀在所述多个表面附接的微柱间的所述微柱基板上的所述多个细胞;

(f)以一细胞计数机构执行一细胞计数操作,以确定在所述细胞处理腔室中的所述多个细胞的一数量;

(g)执行一细胞回收周期,所述细胞回收周期包含使一洗涤缓冲液流过所述细胞处理腔室,其中多个致动力被施加到所述多个表面附接的微柱,以使所述多个细胞重新悬浮到流动中的所述洗涤缓冲液中,从而产生一含细胞的洗脱液;以及

(h)使所述含细胞的洗脱液流入所述洗脱液存储器中。

39.一种用于处理多个细胞的方法,其特征在于,所述方法包含:使用如权利要求1至36任一项所述的细胞处理系统,及包含以下步骤:

(a)将一样本流体引入所述样品存储器,其中所述样本流体包含多个细胞,及所述多个细胞悬浮在所述样本流体中;

(b)使所述样本流体流入所述细胞处理腔室;

(c)使悬浮在所述样本流体中的所述多个细胞沉淀到所述多个表面附接的微柱间的所述微柱基板上,其中没有致动力施加到所述多个表面附接的微柱;

(d)进行一细胞溶解周期,其中多个致动力被施加到所述多个表面附接的微柱,以通过所述多个表面附接的微柱产生一拍击运动,从而产生一溶解的含细胞洗脱液;以及

(e)使含有所述被溶解的含细胞洗脱液流入所述洗脱液存储器中。

40.一种用于处理多个细胞的方法,其特征在于,所述方法包含:使用如权利要求1至36任一项所述的细胞处理系统,及包含以下步骤:

(a)将一样本流体引入所述样品存储器,其中所述样本流体包含多个细胞,及所述多个细胞悬浮在所述样本流体中;

(b)在所述多个表面附接的微柱被致动的同时使所述样本流体流入到所述细胞处理腔室中,其中所述样本流体以一足够慢的速率流动,以致所述多个细胞不会被推出所述细胞处理腔室;

(c)执行一细胞洗涤周期,所述细胞洗涤周期包含步骤:将一洗涤缓冲液从所述洗涤存储器中流出而进入到所述细胞处理腔室中,其中多个致动力被施加到所述多个表面附接的微柱,及所述洗涤缓冲液是以一足够慢的速度流动,以致所述多个细胞不会被推出所述细胞处理腔室;

(d)执行一细胞培养周期,所述细胞培养周期包含步骤:使一细胞培养基从一细胞培养基存储器流出而进入到所述细胞处理腔室中,其中所述多个致动力被施加到所述多个表面附接的微柱,及所述细胞培养基以足够慢的速度流动,以致所述多个细胞不会被推出所述细胞处理腔室;

(e)执行一细胞回收周期,所述细胞回收周期包含步骤:使所述洗涤缓冲液流过所述细胞处理腔室,其中所述多个致动力被施加到所述多个表面附接的微柱,及所述洗涤缓冲液以一足够快的速率流动,以致所所述多个细胞没有被从所述细胞处理腔室中推出;以及

(f)将一含细胞的洗脱液流入到所述洗脱液存储器中。

41.一种用于处理多个细胞的方法,其特征在于,所述方法包含:使用如权利要求1至36任一项所述的细胞处理系统,及包含以下步骤:

(a)将一样本流体引入所述样品存储器,其中所述样本流体包含多个细胞,及所述多个细胞悬浮在所述样本流体中;

(b)使所述样本流体流入所述细胞处理腔室;

(c)使悬浮在所述样本流体中的所述多个细胞沉淀到所述多个表面附接的微柱间的所述微柱基板上,其中没有致动力施加到所述多个表面附接的微柱;

(d)执行一细胞洗涤周期,所述细胞洗涤周期包含使一洗涤缓冲液从所述洗涤存储器流出,通过所述细胞处理腔室并进入所述废料存储器,其中所述多个细胞保持沉淀在所述多个表面附接的微柱间的所述微柱基板上,且没有致动力施加到所述多个表面附接的微柱上;

(e)根据需要重复步骤(d),以洗涤沉淀在所述多个表面附接的微柱间的所述微柱基板上的所述多个细胞;

(f)在所述多个微柱未被致动的情况下,通过使一细胞培养基流入所述细胞处理腔室中来执行一细胞培养周期,并提供细胞生长、扩增和维持所需的时间和多个条件;

(g)执行一细胞回收周期,所述细胞回收周期包含使一洗涤缓冲液流过所述细胞处理腔室,其中多个致动力被施加到所述多个表面附接的微柱,以使所述多个细胞重新悬浮到流动中的所述洗涤缓冲液中,从而产生一含细胞的洗脱液;以及

(h)使所述含细胞的洗脱液流入到所述洗脱液存储器中。

42.如权利要求41或42所述的方法,其特征在于,所述的方法还包含以下步骤:以一细胞计数机构执行一细胞计数操作,以确定在所述细胞处理腔室中的所述多个细胞的一数量,其中所述细胞计数操作在所述细胞回收周期步骤之前进行。

43.如权利要求37至42任一项所述的方法,其特征在于:所述样品流体包含多个细胞,所述多个细胞包含多个细胞团块,其中包含所述多个细胞团块的所述多个细胞悬浮在所述样品流体中,及所述步骤(b)还包含:向所述多个表面附接的微柱施加多个致动力,以破碎所述多个细胞团块。

44.如权利要求37至43任一项所述的方法,其特征在于:在所述步骤(a)之前,通过一细胞浓缩程序产生所述样品流体,所述细胞浓缩程序包含将包含多个细胞的一样品离心以产生一沉淀细胞,然后在一溶液中通过将所述沉淀细胞中的多个细胞重新悬浮以产生所述样本流体。

45.如权利要求1至35任一项所述的细胞处理系统,其特征在于,所述细胞处理系统还包含:一微阵列,所述微阵列在所述顶部基板上与所述多个微柱相对立,其中所述微阵列以多个分析物捕获元件功能化。

46.一种用于处理多个细胞的方法,其特征在于,所述方法包含:使用如权利要求45所述的细胞处理系统,及包含以下步骤:

(a)将一样本流体引入所述样品存储器,其中所述样本流体包含多个细胞,及所述多个细胞悬浮在所述样本流体中;

(b)使所述样本流体流入所述细胞处理腔室;

(c)使悬浮在所述样本流体中的所述多个细胞沉淀到所述多个表面附接的微柱间的所述微柱基板上,其中没有致动力施加到所述多个表面附接的微柱;

(d)使一溶解缓冲液流入到所述细胞处理腔室中,从而产生多个溶解的细胞和多个分析物;以及

(e)施加多个致动力到所述多个表面附接的微柱,以将所述多个溶解的细胞与所述多个分析物在所述细胞处理腔室中混合,其中所述多个分析物与所述微阵列的所述多个分析物捕获元件结合。

47.如权利要求1至35任一项所述的细胞处理系统,其特征在于,所述细胞处理系统还包含一细胞浓缩模块。

48.一种用于处理多个细胞的方法,其特征在于,所述方法包含:使用如权利要求47所述的细胞处理系统,及包含以下步骤:

(a)将一样本流体引入所述样品存储器,其中所述样本流体包含多个细胞,及所述多个细胞悬浮在所述样本流体中;

(b)使所述样本流体流入到所述细胞浓缩模块中并执行一细胞浓缩程序,以产生一浓缩的样本流体;以及

(c)使所述浓缩的样品流体流入到所述细胞处理腔室中用于进一步处理。

49.如权利要求1至35任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述微柱阵列包含一流动路径,所述流动路径是通过不存在所述多个微柱而形成的。

50.如权利要求49所述的细胞处理系统,其特征在于:所述流动路径的至少一些部分是弯曲的,及被配置用以在多个弯曲处的外部聚集多个细胞,使得所述多个细胞沉淀及/或被推入到所述多个微柱中。

51.如权利要求50所述的细胞处理系统,其特征在于:所述流动路径是蛇形的。

52.如权利要求50所述的细胞处理系统,其特征在于:所述流动路径是螺旋形的。

53.一种制造如权利要求47至52任一项所述的细胞处理系统的方法,其特征在于,所述方法包含以下步骤:以一高排列密度制造所述微柱阵列,及

使用一工具压碎不需要的多个微柱以形成所述流动路径。

54.如权利要求1至35任一项所述的细胞处理系统,其特征在于:所述微柱阵列包含:多个微柱屏障的多个布置,被配置用以捕获多个细胞,使得所述多个细胞沉淀及/或被推入到所述多个微柱中。

55.如权利要求54所述的细胞处理系统,其特征在于:所述多个微柱屏障是弧形、u形、v形或条形。

56.如权利要求1至35任一项所述的细胞处理系统,其特征在于,所述细胞处理系统还包含:多个部件,位在所述顶部基板上与所述多个微柱相对立,其中所述多个部件被配置用以帮助多个细胞从溶液中沉淀出来及/或促进微流体细胞分离。

57.如权利要求55所述的细胞处理系统,其特征在于:所述多个部件以一人字形配置方式布置。

58.如权利要求1至35任一项所述的细胞处理系统,其特征在于,所述细胞处理系统还包含一个或多个电极,所述一个或多个电极设置在所述底部基板中、设置在所述顶部基板中,或设置在所述底部基板及所述顶部基板两者中。

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