對生物樣本組分的處理的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于處理包含不同組分，尤其是磁性粒子（M）和利用磁性粒子進(jìn)行標(biāo)記的靶（細(xì)胞）（C+M）的樣本流體的模塊。根據(jù)本發(fā)明的處理設(shè)備（100）包括容器（110），其具有能夠利用樣本流體填充并且由過濾元件（140）與第二隔間（130）分離的第一隔間（120）。所述過濾元件（140）允許所述樣本的至少一個(gè)選定組分（M）穿過。此外，光學(xué)表面（150），例如顯微鏡檢查載片，配備在所述隔間之一（120）中。在所述光學(xué)表面（150）上收集在該隔間（120）中的所述樣本的組分（C+M）。優(yōu)選通過磁場（B1、B2）來輔助樣本組分（M、C+M）的遷移。
【專利說明】對生物樣本組分的處理
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對包括不同組分的生物樣本流體的處理，尤其是對包括利用磁性粒子標(biāo)記的細(xì)胞的生物樣本流體的處理。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種生物測定中，應(yīng)當(dāng)制備樣本的特定組分以用于光學(xué)檢查，其中，首先必須富集這些組分和/或?qū)⑦@些組分與樣本的其他部分分離。對稀有細(xì)胞的分析需要例如在能夠?qū)ο∮屑?xì)胞做進(jìn)一步詳細(xì)分析之前使這些細(xì)胞富集化或隔離的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供允許對生物樣本的簡單且可靠的處理的手段，所述生物樣本包括應(yīng)當(dāng)以光學(xué)方式進(jìn)行處置或檢查的感興趣的組分。
[0004]通過根據(jù)權(quán)利要求1和2的方法以及根據(jù)權(quán)利要求3的處理設(shè)備來實(shí)現(xiàn)這一目的。在從屬權(quán)利要求中公開優(yōu)選實(shí)施例。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的方法涉及對包括不同組分的樣本流體的處理，尤其是對生物起源的樣本流體(如血液或唾液)的處理。所述方法包括以下步驟:
[0006]a)將樣本引入容器的第一隔間?？梢员粍?dòng)地進(jìn)行所述引入，例如在毛細(xì)作用力的幫助下將樣本流體驅(qū)動(dòng)進(jìn)入第一隔間，或者可以主動(dòng)地通過水動(dòng)力(hydrodynamic force)或諸如此類等等的輔助進(jìn)行所述引入。應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明的背景下，術(shù)語“隔間”應(yīng)當(dāng)涉及可以由流體填充的幾乎任意幾何形狀的空間。尤其，隔間可以由通過通道連接的一個(gè)或多個(gè)腔室(即，具有緊湊的一例如長方體一幾何形狀的開放腔)組成。
[0007]b)使樣本的至少一個(gè)選定組分穿過將第一隔間與第二隔間分離的過濾元件，同時(shí)阻擋樣本的至少一個(gè)其他組分穿過?？梢员粍?dòng)地(即，僅通過擴(kuò)散來驅(qū)動(dòng))將樣本組分穿過過濾元件，或者可以主動(dòng)地例如通過應(yīng)用水動(dòng)壓力或非均勻磁場的輔助將樣本組分穿過過濾元件。
[0008]c)在被布置在第一隔間或者第二隔間中的光學(xué)表面上收集樣本的至少一個(gè)組分。同樣，可以被動(dòng)地進(jìn)行這一收集，或者主動(dòng)地得到輔助而進(jìn)行這一收集。如果相對于光學(xué)處理，對穿過過濾元件的選定組分是不感興趣的，則光學(xué)表面可以被布置在第一隔間中(例如在其任何或所有的腔室中)。在對選定組分感興趣，則通常光學(xué)表面將被布置在第二隔間中。當(dāng)然，也可能分別在被布置于第一和第二隔間中的兩個(gè)光學(xué)表面上收集(不同的)樣本組分。所述光學(xué)表面可以是在其上可以進(jìn)行期望類型的光學(xué)過程的任何表面，例如在其上能夠通過顯微鏡、照相機(jī)等以光學(xué)方式對組分進(jìn)行成像的表面。
[0009]樣本流體的組分優(yōu)選地可以是被磁性粒子標(biāo)記的組分，其中，術(shù)語“磁性粒子”應(yīng)當(dāng)包括永久磁性粒子以及可磁化粒子，例如，超順磁珠。磁性粒子的尺寸通常在3nm到50 μ m的范圍之間。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于處理具有不同組分的樣本流體的處理設(shè)備。所述處理設(shè)備包括以下部件:
[0011]-具有第一隔間和第二隔間的容器，所述第一隔間和第二隔間可以任選地由通過通道連接的多個(gè)腔室組成，其中，所述第一隔間可以由所述樣本流體填充。
[0012]-過濾元件，其被布置在所述第一隔間和第二隔間之間，并且其允許樣本的至少一個(gè)選定組分穿過，同時(shí)其阻擋至少一個(gè)其他組分穿過。
[0013]-光學(xué)表面，其被布置在所述腔室中的一個(gè)，并且能夠在所述光學(xué)表面上收集所述樣本的至少一個(gè)組分。
[0014]利用所述處理設(shè)備，能夠執(zhí)行以上描述的類型的方法。因而，針對所述方法提供的解釋和定義對所述處理設(shè)備而言也是有效的，并且反之亦然。所述方法和所述處理設(shè)備允許對生物樣本進(jìn)行簡單而可靠的處理，例如用于光學(xué)處置的制備。這通過提供具有過濾元件的容器而實(shí)現(xiàn)，通過所述過濾元件能夠選擇性地將樣本的不同組分分離進(jìn)入兩個(gè)隔間。這允許感興趣組分的收集更加快速，具有更高的濃度，以及在光學(xué)表面上具有更高的純度，這繼而增大后續(xù)光學(xué)處理步驟的準(zhǔn)確性和有效性。
[0015]在下文中，將公開本發(fā)明的各種優(yōu)選實(shí)施例，所述優(yōu)選實(shí)施例均涉及以上描述的類型的方法和處理設(shè)備。
[0016]根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例，過濾元件包括能夠使小于某個(gè)尺寸的對象穿過同時(shí)阻擋大對象的結(jié)構(gòu)。尤其，這種結(jié)構(gòu)可以包括具有的直徑小于樣本的給定部分(靶)的小孔。因而，所述靶將不能夠穿過所述過濾元件，產(chǎn)生相對于其尺寸的樣本組分的分離。將根據(jù)手頭上的樣本流體的組成來選擇最大直徑的適當(dāng)閾值，典型值大約在0.05 μ m到50 μ m之間的范圍內(nèi)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述過濾元件能夠特定地結(jié)合樣本的至少一個(gè)組分和/或特定地排斥樣本的至少一個(gè)組分。通過結(jié)合樣本的組分，所述過濾元件有效地移除該組分，從而不會再在光學(xué)表面上收集該組分。為過濾元件涂覆例如抗-CD45允許降低稀有細(xì)胞樣本的白細(xì)胞背景。通過排斥樣本的組分，所述過濾元件防止該組分穿過第一隔間而進(jìn)入第二隔間。結(jié)合和排斥相對于它們所作用的組分而言是非常特定的。此外，這些過程允許基于除粒子尺寸之外的其他特征進(jìn)行分離，例如基于電荷、化學(xué)組成或諸如此類而進(jìn)行分離。
[0018]所述處理設(shè)備或所述方法還可以包括產(chǎn)生橫跨過濾元件的水動(dòng)壓力梯度的能力。例如，可以提供壓力發(fā)生器用于生成橫跨過濾元件的水動(dòng)壓力(例如，在第一隔間中比在第二隔間中更高的壓力)。這種水動(dòng)壓力將輔助樣本流體流經(jīng)過濾元件，并且因而加速過濾過程。所述壓力發(fā)生器可以包括用于生成相對于樣本流體內(nèi)的“正?！眽毫Φ倪^壓的模塊以及用于生成相對于樣本流體內(nèi)的“正?！眽毫Φ牡蛪旱哪K。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，可以提供旋轉(zhuǎn)模塊用于生成橫跨過濾元件的離心力，其可以加速過濾過程。所述旋轉(zhuǎn)模塊可以例如包括能夠容納根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)容器并(通常)使其旋轉(zhuǎn)的裝置。
[0020]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，提供至少一個(gè)磁場發(fā)生器用于在至少一個(gè)隔間中和/或橫跨過濾元件生成磁場，尤其是具有非零場梯度的磁場。尤其，所述磁場發(fā)生器可以包括永磁體和/或電磁體。在磁場并且尤其是場梯度的幫助下，能夠驅(qū)動(dòng)樣本內(nèi)的磁性粒子，并且例如在期望方向中移動(dòng)所述磁性粒子，因而加速樣本內(nèi)的遷移過程。此外，磁場發(fā)生器能夠用于將具有高(感生)磁矩的組分固定(固定不動(dòng))在容器的任何表面上，同時(shí)具有更小或零磁矩的組分被沖走。
[0021]前述的磁場發(fā)生器尤其可以適于生成具有垂直于和/或平行于過濾元件的場線的磁場。盡管場梯度的方向確定作用于樣本中磁性粒子的磁力的方向，但是場線的方向允許影響磁性粒子簇或串(或非旋轉(zhuǎn)對稱的磁性粒子)的對齊方向。
[0022]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在將樣本引入容器的第一隔間之后，在第一階段期間生成具有橫跨過濾元件的非零梯度以及具有(近似地)垂直于所述過濾元件的場線的磁場。由于所述場梯度，樣本內(nèi)的磁性粒子將受到拉動(dòng)它們橫跨過濾元件的力，從而這種粒子的串將被取向?yàn)橐耘c場線對齊的方式垂直于過濾元件。因此，完整的磁性粒子串能夠穿過過濾元件(如果其小孔足夠大，以允許單個(gè)磁性粒子穿過)。
[0023]在前述方法的進(jìn)一步發(fā)展中，在第一階段之后生成具有平行于過濾元件的場線的磁場。在過濾元件的區(qū)域中，該場將使得磁性粒子的串被取向?yàn)槠叫杏谶^濾元件，這將防止它們穿過過濾器的小孔(假設(shè)該小孔小于串的長度)。在第一階段中，即，當(dāng)場線垂直于過濾器時(shí)，已經(jīng)穿過過濾元件的磁性粒子將因此被保留在它們于該后續(xù)階段期間就已經(jīng)到達(dá)的
腔室中。
[0024]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，光學(xué)表面是從容器能夠拆卸的，尤其是以其能夠容易地被重新附著到所述設(shè)備作為整體以便進(jìn)行后續(xù)樣本處理而無需改造的方式。這允許使用容器，以便對樣本進(jìn)行處理，導(dǎo)致在光學(xué)表面上收集感興趣的組分，之后所述感興趣的組分能夠被轉(zhuǎn)移至另一位置，用于進(jìn)一步的處理。
[0025]根據(jù)預(yù)期的光學(xué)處置或檢查，光學(xué)表面可以具有十分不同的特定的設(shè)計(jì)。在優(yōu)選實(shí)施例中，由(標(biāo)準(zhǔn))顯微鏡檢查載片提供所述光學(xué)表面，其優(yōu)選被布置為在隔間的一個(gè)腔室中可移動(dòng)，形成例如腔室的壁。這允許在許多不同的光學(xué)檢查裝置中使用所述光學(xué)表面。
[0026]光學(xué)分析所需的顯微鏡物鏡或者其他特征(諸如，單個(gè)透鏡或者一個(gè)或多個(gè)光纖)可以以其允許直接觀察光學(xué)表面的方式被布置在處理設(shè)備的容器處。之后，能夠在一個(gè)以及同一設(shè)備中執(zhí)行樣本組分的制備和光學(xué)評價(jià)。
[0027]光學(xué)表面可以任選地包括特定地結(jié)合樣本的至少一個(gè)組分的結(jié)合位點(diǎn)。因而，能夠特定地將該組分固定不動(dòng)，用于稍后的處理。
[0028]第一隔間和/或第二隔間可以配置有至少一個(gè)流體連接，例如，入口和出口，從而能夠生成經(jīng)過該隔間的流體流動(dòng)。因而，能夠向所述第一隔間例如連續(xù)地或間歇地供應(yīng)新鮮的樣本流體。在第二隔間中，能夠利用流體來移除已經(jīng)橫穿過濾元件的樣本組分，因而防止其返回第一隔間。
[0029]已經(jīng)說到隔間可以包括一個(gè)或多個(gè)腔室。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一隔間和/或第二隔間包括單個(gè)腔室，在一側(cè)具有過濾元件，并且在另一側(cè)具有光學(xué)表面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]參考下文描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將是顯而易見的并且得到闡述。
[0031]在圖中:
[0032]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的處理設(shè)備的示意性側(cè)視圖，其中，第一隔間和第二隔間都具有入口和出口；
[0033]圖2-5示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的連貫步驟；
[0034]圖6和圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的連貫步驟，其中，生成垂直于以及平行于過濾元件的磁場線；
[0035]圖8示出了具有集成的顯微鏡物鏡的處理設(shè)備；
[0036]圖9示出了處理設(shè)備的范例，其中，第一隔間被劃分為由通道連接的相鄰腔室；
[0037]圖10示出了處理設(shè)備的范例，其中第一隔間被劃分為由包括閥構(gòu)造的通道連接的相鄰腔室。
[0038]在附圖中，由100的整數(shù)倍區(qū)分的類似的一個(gè)或多個(gè)附圖標(biāo)記涉及相同或類似的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0039]在下文中，將關(guān)于處理稀有細(xì)胞來描述本發(fā)明，但是其還能夠應(yīng)用于各種其他領(lǐng)域。能夠借助于免疫磁性捕獲來從大型的其他細(xì)胞庫中有效地使稀有細(xì)胞富集化，諸如，循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTCs)。這一方法使得抗體(針對特定的表位)共價(jià)耦合至超順磁珠。這種珠子與細(xì)胞的耦合提供了對表達(dá)這些特定表位的細(xì)胞特定地施加力的方式。通過將被標(biāo)記細(xì)胞磁性地鎖定在適當(dāng)位置同時(shí)洗掉其他細(xì)胞，能夠獲得很高的富集水平。為了使得標(biāo)準(zhǔn)病理學(xué)診斷染色方案能夠被應(yīng)用于CTCs，所述CTCs需要被呈現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)的顯微鏡檢查載片上。
[0040]為了稀有細(xì)胞的有效的、免疫磁性的富集，與選定細(xì)胞的表面上可獲得的空間相t匕，需要將大量過剩的免疫磁性粒子(珠子)加入樣本中。鑒于它們的磁性本質(zhì)，在隨后的整個(gè)富集方案中所述過量的珠子將與細(xì)胞保持在一起。因而，除了經(jīng)富集的細(xì)胞，最終的樣本還將包含大量自由的免疫磁珠。這些珠子將降低拍攝的細(xì)胞熒光圖像的質(zhì)量。此外，在正常的顯微鏡檢查期間，在有大型珠子簇存在的情況下難以判斷細(xì)胞形態(tài)。因此，期望具有一種通過有效地移除所有自由的免疫磁珠同時(shí)不改變細(xì)胞/珠子簇而解決這些問題的設(shè)備。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的處理設(shè)備解決以上問題并且對用于從稀有細(xì)胞懸浮液中移除(過量的)免疫磁珠或任何其他更小的粒子或細(xì)胞(如紅細(xì)胞)的功能進(jìn)行組合。所述稀有細(xì)胞隨后并且作為被分析物的組成部分被沉積在適合用于光學(xué)成像的光學(xué)表面上，例如，用于細(xì)胞成像的顯微鏡中。通常，所述處理設(shè)備通過以下特性進(jìn)行表征:
[0042]-其具有第一隔間，該隔間可以由通過一個(gè)或多個(gè)通道連接的一個(gè)或多個(gè)腔室組成。
[0043]-所述第一隔間的至少一個(gè)腔室在一個(gè)側(cè)面與具有小孔的過濾元件鄰接。
[0044]-所述第一隔間的至少一個(gè)腔室在一個(gè)側(cè)面與光學(xué)成像表面鄰接。
[0045]所述處理設(shè)備能夠根據(jù)以下方法來使用:
[0046]-將樣本弓I入所述第一隔間。
[0047]-例如通過應(yīng)用水動(dòng)力、離心力或磁力，小樣本組分穿過過濾元件。
[0048]-例如通過磁力、重力和/或水動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)大樣本組分經(jīng)過第一隔間(可能至另一腔室)朝向光學(xué)表面。
[0049]-在光學(xué)表面上以光學(xué)方式對大樣本組分進(jìn)行成像。
[0050]圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的處理設(shè)備100的側(cè)視圖。所述處理設(shè)備100包括具有第一隔間120和第二隔間130的容器110。所描繪的容器可以是徑向?qū)ΨQ的，但是也可以是矩形。使用真空連接，通過夾緊或通過粘合，所述容器能夠在第一隔間120的底部附著到標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡檢查載片150并將其密封。所述顯微鏡檢查載片150提供面向第一隔間120的內(nèi)部的光學(xué)表面。通過由任意適當(dāng)材料制成的過濾元件140將第一隔間和第二隔間分尚。
[0051]此外，處理設(shè)備100包括被布置為接近第二隔間130 (在其之上)的第一磁體160，以及被布置為接近第一隔間120 (在其之下)的第二磁體170。如虛線所指示的，第一磁體160能夠生成具有基本上垂直于過濾元件140的場線的磁場BI，同時(shí)第二磁體170能夠生成具有基本上平行于過濾元件的場線的磁場B2。磁體160和170均生成具有橫跨過濾元件140的非零場梯度的磁場(其中，將第一磁體160的梯度從第一間隔導(dǎo)向到第二間隔，同時(shí)以相反方向?qū)虻诙朋w170的梯度)。下部磁體170優(yōu)選地以磁場在細(xì)胞沉積區(qū)域上是均勻的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，便于細(xì)胞在顯微鏡檢查載片表面上的平均分布。
[0052]處理設(shè)備100的第一隔間120允許通過入口 121注入樣本，所述樣本通常是細(xì)胞、免疫磁珠以及這兩者的復(fù)合物的混合物。出口 122的存在允許通過第一隔間120的流動(dòng)，例如，可能在移除過量免疫磁珠之后，以允許將固定劑或者其他反應(yīng)物(抗體、FISH探針等)沖入和沖出所述間隔。使用下部磁體170可以在這些過程期間將所述被標(biāo)記的細(xì)胞固定在原處。
[0053]第二隔間130可以容納緩沖水溶液。在圖1的實(shí)施例中，該隔間也以允許流動(dòng)的入口 131和出口 132為特征。
[0054]在第二隔間130的頂部處的螺線管電磁體160能夠向在第一隔間120中出現(xiàn)的(超順)磁性粒子施加力，并且跨過具有可變小孔尺寸和表面的過濾元件140將它們移動(dòng)至第二隔間130。在珠子與細(xì)胞連接或所述珠子足夠大的情況下，磁體拉動(dòng)它們靠在過濾器140上。當(dāng)利用珠子標(biāo)記小細(xì)胞時(shí)，根據(jù)小孔的尺寸，它們也將穿過濾器移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)方案中額外的選擇步驟。
[0055]不能穿過過濾元件140的大樣本組分能夠是懸浮在樣本流體中的細(xì)胞、細(xì)胞的聚集或更大的組織塊。它們能夠耦合到光學(xué)表面150 (例如，用于細(xì)胞的穩(wěn)健的進(jìn)一步處理)上或者能夠保持非附著的(例如，以使細(xì)胞活性最小化或以允許進(jìn)一步的細(xì)胞操縱和運(yùn)送)。細(xì)胞與光學(xué)表面的耦合能夠通過專用表面層(例如，多聚賴氨酸)來調(diào)和、被化學(xué)增強(qiáng)(例如，通過蛋白質(zhì)固定劑)或者能夠通過應(yīng)用覆蓋基質(zhì)(例如，石蠟層)來完成。標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡檢查載片150的使用使得所述細(xì)胞易于用于任何的標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡或者任何定制設(shè)計(jì)的染色/固定過程。
[0056]通過使用具有限定的小孔尺寸的多孔表面的過濾元件140，可以選擇性地從樣本中移除自由的免疫磁珠和/或其他粒子。通過使用螺線管磁體，導(dǎo)致垂直于所述過濾器的磁場線，珠子將容易地從第一隔間移動(dòng)至第二隔間。在設(shè)備基座的馬蹄鐵形磁體將生成具有平行于所述過濾器的場線的磁場，防止珠子重新進(jìn)入第一隔間，同時(shí)將細(xì)胞固定在蓋玻片上。備選地，在對設(shè)備進(jìn)行一些輕微改變的情況下，可以使用壓力差作為橫跨尺寸選擇過濾器的驅(qū)動(dòng)力。使用真空連接將標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡檢查載片固定至所述設(shè)備，將使得所述設(shè)備易于使用。
[0057]盡管描述的處理設(shè)備100能夠使用磁體170來拉動(dòng)細(xì)胞朝向標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡玻璃載片，但是備選地，重力可以與特定玻璃涂料進(jìn)行組合使用，以便于細(xì)胞結(jié)合。
[0058]圖2到圖5圖示了范例性細(xì)胞制備的連貫步驟。用于這一目的的處理設(shè)備200是以上描述的設(shè)備100的略有修改的版本。
[0059]圖2圖示了第一步驟，其中，通過入口 221將包含被免疫磁性標(biāo)記的細(xì)胞、C+M以及過量的免疫磁珠M的樣本裝入容器210的第一隔間220。
[0060]根據(jù)圖3，之后，在上部磁體260的幫助下拉動(dòng)磁珠M穿過過濾元件240，同時(shí)被標(biāo)記的細(xì)胞C+M保留在樣本裝入?yún)^(qū)域220中。應(yīng)用穿過第二隔間230的流動(dòng)，能夠?qū)⒅樽覯從第二隔間中移除。能夠利用泵280生成所述流動(dòng)。
[0061]圖4示出了下部磁體270的激活，生成將被標(biāo)記細(xì)胞C+M從過濾器240拉動(dòng)至光學(xué)表面250 (顯微鏡檢查載片)上的磁場。當(dāng)已經(jīng)從容器內(nèi)部(尤其是從第一隔間220)移除所有的液體之后，能夠移除整個(gè)容器210，給用戶留下僅包含被磁性標(biāo)記細(xì)胞的顯微鏡檢查載片250 (圖5)。過濾器和顯微鏡檢查載片是可互換的，并且能夠任選地對其進(jìn)行功能化。
[0062]圖6和圖7示出了處理設(shè)備300的實(shí)施例，其中，第二(上部)隔間330對于液體是封閉的(但是通氣的)，并且使用磁阱(即，珠串變?yōu)榇怪庇谶^濾器表面)作為分離珠子M和被標(biāo)記細(xì)胞C+M的唯一機(jī)構(gòu)。這將簡化設(shè)備架構(gòu)。
[0063]圖6示出了在利用樣本填充第一隔間320之后在磁阱過程中的第一階段。(例如，螺線管)磁體360創(chuàng)建(近似地)垂直于過濾器340的磁場線BI。這些場線便于珠串穿過，其趨向于與場線對齊。
[0064]根據(jù)圖7，在第一隔間320下方的(例如，馬蹄鐵形)磁體370隨后用于拉動(dòng)被免疫磁性標(biāo)記的細(xì)胞C+M朝向顯微鏡檢查玻璃載片350并且將它們保持在那里。馬蹄鐵形磁體將產(chǎn)生陡峭的場梯度，并且因此對珠子和珠子/細(xì)胞復(fù)合物上產(chǎn)生的更大的力。同時(shí)，場線B2將珠串取向平行于過濾器340，因而防止它們穿過過濾器并且再次進(jìn)入第一隔間。這意味著，由于不需要沖掉免疫磁珠，第二隔間330不需要用于漂洗或沖洗的連接，以便防止它們重新進(jìn)入樣本區(qū)域。
[0065]圖8圖示了處理設(shè)備400，其包括集成的顯微鏡物鏡490。則可以將細(xì)胞保持在設(shè)備中的同時(shí)，使所述細(xì)胞可視化并對其進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0066]圖9示出了處理設(shè)備500的范例，其中，第一隔間被劃分為由通道連接的相鄰腔室520a 和 520b ο
[0067]圖10示出了處理設(shè)備600的另一范例，其中，第一隔間被劃分為由通道連接的相鄰腔室620a和620b。包括閥690a、690b、690c的閥構(gòu)造允許在倒轉(zhuǎn)液體流動(dòng)以及朝向光學(xué)檢測/分析腔室620a泵送樣本之前過濾所述樣本。
[0068]可以通過很多方式來修改或擴(kuò)展所描述的本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，下文將描述其中的一些。
[0069]可以通過容器和顯微鏡檢查載片之間粘附的“粘性”界面以可逆的方式來附著顯微鏡檢查載片。所述界面可包括粘性橡膠層或膠粘物，例如，雙面膠。在備選實(shí)施例中使用真空壓力將顯微鏡檢查載片附著至盒體。
[0070]處理設(shè)備可以任選地在其整體中上下顛倒地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這允許重力驅(qū)動(dòng)粒子橫跨過濾元件的方向的反轉(zhuǎn)。這種方法將使細(xì)胞上的切應(yīng)力最小化。
[0071]在另一實(shí)施例中，處理設(shè)備用于通過將良好標(biāo)記的細(xì)胞固定在原位同時(shí)通過壓力差引起的流動(dòng)來操縱其他對象而將被較少磁性標(biāo)記的對象從已經(jīng)結(jié)合了很多磁珠的細(xì)胞中分離。這可以用來通過耗盡被非特定標(biāo)記的白細(xì)胞而增大CTCs的富集。
[0072]在一個(gè)實(shí)施例中，對過濾元件(多孔材料)進(jìn)行功能化，以防止細(xì)胞的結(jié)合和/或顯微鏡檢查載片(光學(xué)表面)包含促進(jìn)細(xì)胞粘附的反應(yīng)物。備選地，可以利用針對被非特定標(biāo)記的細(xì)胞的抗體對所述過濾器進(jìn)行功能化，例如，所述過濾器可以被涂覆具有抗-CD45抗體，以將白細(xì)胞與其結(jié)合。以這一方式將不對這些白細(xì)胞成像。
[0073]盡管典型的過濾元件可以包括多孔膜，但是所述過濾元件也可以是復(fù)合過濾器，其包含與某個(gè)尺寸/體積進(jìn)行組合將僅允許具有某種松軟程度的細(xì)胞穿過的結(jié)構(gòu)。用于過濾元件的適當(dāng)材料的典型范例是有機(jī)或者無機(jī)材料，例如:
[0074]聚碳酸酯
[0075]尼龍
[0076]硝化纖維
[0077]硅
[0078]聚二甲基硅氧烷(PDMS)
[0079]在一個(gè)實(shí)施例中將過濾器的多個(gè)層進(jìn)行組合，以增大過濾元件的有效性和吞吐量。
[0080]可以以產(chǎn)生的場將在顯微鏡檢查載片上的一個(gè)限定的點(diǎn)中聚集被磁性標(biāo)記細(xì)胞的方式來(永久性地或者動(dòng)態(tài)地)改變下部磁體。通過實(shí)現(xiàn)更高的細(xì)胞密度，減少掃描時(shí)間并且避免自動(dòng)聚焦顯微鏡(其要求最小的樣本密度)的問題。
[0081]在一個(gè)實(shí)施例中，第一隔間可以比圖中所示的更小，同時(shí)顯微鏡檢查載片能夠被側(cè)向移動(dòng)。這允許在一個(gè)顯微鏡檢查玻璃載片上沉積多個(gè)樣本。
[0082]在其他實(shí)施例中，利用允許靶區(qū)域中細(xì)胞的(部分)隔離的不同反應(yīng)物來對顯微鏡檢查載片的不同區(qū)域進(jìn)行功能化。這將導(dǎo)致針對不同細(xì)胞種類的不同樣式?？梢詮目贵w或表面改變化學(xué)制品中構(gòu)建樣式。
[0083]在一個(gè)實(shí)施例中，處理設(shè)備用作尺寸選擇設(shè)備。能夠?qū)⒋罅矿w液泵送穿過過濾元件，其后可以容易地將具有防止細(xì)胞橫穿所述過濾器的尺寸和硬度參數(shù)的所述細(xì)胞轉(zhuǎn)移至顯微鏡檢查載片，例如，通過使用磁體或者通過(脈沖)壓力反轉(zhuǎn)以及隨后朝向玻璃表面沉淀。
[0084]處理設(shè)備的修改實(shí)施例也可以對第一隔間和/或第二隔間加壓(或真空化)，以便創(chuàng)建橫穿過濾元件的額外的驅(qū)動(dòng)力。之后，能夠使用磁體獨(dú)立于壓力驅(qū)動(dòng)流體來操縱被標(biāo)記的對象。能夠?qū)⑦^濾器上的壓力梯度調(diào)整至所需的數(shù)量級與針對期望珠子布置(串，等)的磁力兼容。
[0085]總之，本發(fā)明提供一種處理設(shè)備，能夠?qū)腋∫褐械募?xì)胞，尤其是循環(huán)腫瘤細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)移至玻璃顯微鏡檢查載片，并且移除未結(jié)合的磁珠，以便得到改進(jìn)的圖像質(zhì)量。能夠針對固定和染色步驟來處理載片，或者將其移除以進(jìn)入日常的病理學(xué)工作流程。系統(tǒng)的模塊化使得在基于磁性標(biāo)記或尺寸和硬度的細(xì)胞分離中，能夠?qū)崿F(xiàn)大量的其他(分子)生物學(xué)功能，而無需顯著地改變核心設(shè)備?？梢愿淖兲幚碓O(shè)備的過濾器，并且能夠通過反轉(zhuǎn)流體和/或使用沖洗緩沖液來沖洗所述設(shè)備。
[0086]本發(fā)明的其他特征是:[0087]-具有過濾器、光學(xué)基底以及用于從生物樣本和磁珠的混合物中分離出磁珠的磁體的設(shè)備。
[0088]-馬蹄鐵形磁體的應(yīng)用。
[0089]-與第一磁體相對的額外磁體的應(yīng)用。
[0090]-光學(xué)基底是從所述設(shè)備中可移除的。
[0091]-過濾器是3D結(jié)構(gòu)過濾器。
[0092]-光學(xué)基底具有用于細(xì)胞的特異性結(jié)合或者用于抑制這一結(jié)合的層。
[0093]-允許高體積的微流體/流體泵送。
[0094]-能夠在固定之后執(zhí)行染色過程。
[0095]-在針對額外染色成像之后能夠再次重新連接顯微鏡檢查載片。
[0096]-處理設(shè)備也能夠用于具有針對特定應(yīng)用的被采用的熒光掃描器的原位掃描。
[0097]本發(fā)明能夠非常廣泛地進(jìn)行應(yīng)用。尤其，需要從珠子/細(xì)胞混合物中分離出自由的免疫磁珠的任何應(yīng)用可以受益于本發(fā)明。同樣，需要將細(xì)胞磁性固定至表面同時(shí)在細(xì)胞上沖走反應(yīng)物的任何應(yīng)用可以使用本發(fā)明。
[0098]盡管已經(jīng)在附圖中和前述描述中詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，但是這種圖示和描述應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是說明性或范例性的，而不是限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例。通過對附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求的研究，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所主張的發(fā)明時(shí)，能夠理解和實(shí)現(xiàn)對所公開實(shí)施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。有些手段記載在相互不同的從屬權(quán)利要求中，這一事實(shí)并不表示不能用這些手段的組合來獲益。在權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理樣本流體以進(jìn)行光學(xué)處理的方法，其中，所述樣本流體包括具有磁性粒子(M)的不同組分(M、C+M)，所述方法包括以下步驟: a)將所述樣本流體引入容器(110-510)的第一隔間(120-620)； b)使得樣本的至少一個(gè)選定組分(M)穿過過濾元件(140-640)，所述過濾元件將所述第一隔間(120-620)與第二隔間(130-630)分離，同時(shí)阻擋至少一個(gè)其他組分(C+M)穿過； c)在被設(shè)置在所述容器的所述第一隔間(120-620)或所述第二隔間(130-630)中的光學(xué)表面(150-650)上收集所述樣本的至少一個(gè)組分(C+M)； d)在第一階段期間生成具有橫跨所述過濾元件(140-640)的非零場梯度并且具有垂直于所述過濾元件的場線的磁場(BI)； e)在所述第一階段之后生成具有平行于所述過濾元件(140-640)的場線的磁場(B2)。
2.一種用于處理包含不同組分(M、C+M)的生物樣本流體，尤其是具有包括磁性粒子(M)的組分的樣本流體的方法，所述方法包括以下步驟: a)將樣本引入容器(110-510)的第一隔間(120-620)； b)使得所述樣本的至少一個(gè)選擇的組分(M)穿過過濾元件(140-640)，所述過濾元件將所述第一隔間(120-620)與第二隔間(130-630)分離，同時(shí)阻擋至少一個(gè)其他組分(C+M)穿過； c)在被設(shè)置在所述容器的所述第一隔間(120-620)或所述第二隔間(130-630)中的光學(xué)表面(150-650)上收集所述樣本的至少一個(gè)組分(C+M)。
3.一種用于處理包含不同組分(M、C+M)的樣本流體，尤其是具有包括磁性粒子(M)的組分的樣本流體的處理設(shè)備(100-600)，其包括: -容器(110-510)，其具有能夠由所述樣本流體填充的第一隔間(120-620)并且具有第二隔間(130-630)； -過濾元件(140-640)，其被設(shè)置在所述隔間(120-620、130-630)之間，并且允許樣本的至少一個(gè)選定組分(M)穿過，同時(shí)阻擋至少一個(gè)其他組分(C+M)穿過； -光學(xué)表面(150-650)，其被設(shè)置在所述隔間(120-620、130-630)之一中，并且能夠在所述光學(xué)表面上收集所述樣本的至少一個(gè)組分(C+M)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法或者如權(quán)利要求3所述的處理設(shè)備(100-600)， 其特征在于，所述過濾元件(140-640)包括能夠讓小于某個(gè)尺寸的對象通過同時(shí)阻擋大對象的結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法或者如權(quán)利要求3所述的處理設(shè)備(100-600)， 其特征在于，所述過濾元件(140-640)特定地結(jié)合和/或排斥所述樣本的至少一個(gè)組分。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法或者如權(quán)利要求3所述的處理設(shè)備(100-600)， 其特征在于，能夠產(chǎn)生橫跨所述過濾元件(140-640)的水動(dòng)壓力梯度。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法或者如權(quán)利要求3所述的處理設(shè)備(100-600)， 其特征在于，在至少一個(gè)所述隔間(120-620、130-630)中和/或橫跨所述過濾元件(140-640)能夠生成磁場(B1、B2)，尤其是具有非零場梯度的磁場(B1、B2)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法或者處理設(shè)備(100-600)， 其特征在于，所述磁場(B1、B2)的所述場線垂直和/或平行于所述過濾元件(140-640)。
9.如權(quán)利要求2所述的方法或者如權(quán)利要求3所述的處理設(shè)備(100-600)， 其特征在于，在第一階段期間生成具有橫跨所述過濾元件(140-640)的非零場梯度并且具有垂直于所述過濾元件的場線的磁場(BI)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法或者處理設(shè)備(100-600)， 其特征在于，在所述第一階段之后，生成具有平行于所述過濾元件(140-640)的場線的磁場(B2)。
11.如權(quán)利要求1或2所述的方法或者如權(quán)利要求3所述的處理設(shè)備(100-600)， 其特征在于，所述光學(xué)表面(150-650)是從所述容器(110-510)能夠拆卸的，從而能夠?qū)⑵渲匦赂街?br> 12.如權(quán)利要求1或2所述的方法或者如權(quán)利要求3所述的處理設(shè)備(100-600)， 其特征在于，光學(xué)分析所需的特征，諸如顯微鏡物鏡(490)，被布置在所述容器(410)處，以觀察所述光學(xué)表面(450)。
13.如權(quán)利要求1或2所述的方法或者如權(quán)利要求3所述的處理設(shè)備(100-600)， 其特征在于，所述光學(xué)表面(150-650)包括能夠特定地結(jié)合所述樣本的至少一個(gè)組分(C+M)的結(jié)合位點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求1或2所 述的方法或者如權(quán)利要求3所述的處理設(shè)備(100-600)， 其特征在于，所述第一隔間(120-620)和/或所述第二隔間(130-630)配置有至少一個(gè)流體連接(121、131、122、132 )，以生成經(jīng)過腔室的流體流動(dòng)。
15.如權(quán)利要求1或2所述的方法或者如權(quán)利要求3所述的處理設(shè)備(100-600)， 其特征在于，所述第一隔間(120-420)和/或所述第二隔間包括單個(gè)腔室，在一側(cè)具有所述過濾元件(140-440)并且在另一側(cè)具有所述光學(xué)表面(150-450)。
【文檔編號】B03C1/01GK103608116SQ201280028871
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月15日
【發(fā)明者】M·M·奧夫揚(yáng)科, F·范赫默特, M·W·J·普林斯, A·范德斯托爾佩, R·溫貝格爾-弗里德爾 申請人:皇家飛利浦有限公司