一种细胞分选磁栅结构、制作方法及磁栅管

摘要

本发明涉及细胞分选磁栅结构，包括磁栅本体，磁栅本体由多片纯铁栅页叠加构成，纯铁栅页上设置有多个并排的棱柱状体，棱柱状体朝向其邻近的纯铁栅页的一侧表面成型有棱边，相邻的两个纯铁栅页上相邻近的两个棱柱状体上的棱边平行贴合且贴合后围成的夹角在30‑60度；采用本发明的磁栅结构，使用时通过外加磁场对磁栅本体磁化，磁场尖端效应使磁场在两个棱边贴合处的尖锐处强度会大幅增，强形成强磁区域，而在两个棱边贴合围成的区域内远离尖锐处的位置则形成狭长扁圆的弱磁场区域，利于无磁性标记细胞通过和捕获磁性标记细胞，同时规则排列的细胞样本通道，可以减少细胞样本的非磁性滞留，能够捕获直径20纳米至2.8微米的超顺磁微珠。

权利要求

1.一种细胞分选磁栅结构，其特征在于，包括磁栅本体，所述磁栅本体由多片纯铁栅页叠加构成，所述纯铁栅页上设置有多个并排的棱柱状体，所述棱柱状体朝向其邻近的所述纯铁栅页的一侧表面成型有棱边，相邻的两个所述纯铁栅页上相邻近的两个所述棱柱状体上的所述棱边平行贴合且贴合后围成的夹角在30-60度。

2.根据权利要求1所述的细胞分选磁栅结构，其特征在于，所述棱柱状体在所述纯铁栅页上斜向设置。

3.根据权利要求1所述的细胞分选磁栅结构，其特征在于，同一所述纯铁栅页上的相邻所述棱柱状体的间距在0.1-0.5mm。

4.根据权利要求1-3任一所述的细胞分选磁栅结构，其特征在于，所述棱柱状体的截面呈菱形，所述棱柱状体上截面菱形的钝角所对应的边为所述棱边。

5.根据权利要求4所述的细胞分选磁栅结构，其特征在于，相邻所述棱柱状体的截面菱形的锐角所对应的边通过连接段连接构成所述纯铁栅页。

6.一种细胞分选磁栅结构的制作方法，用于制作如权利要求1所述的细胞分选磁栅结构，其特征在于，包括以下步骤：在片状的纯铁栅页上加工成型多个并排的具有棱边的棱柱状体；

制作多个纯铁栅页并叠加构成磁栅本体，叠加时相邻的两个纯铁栅页上相邻近的两个棱柱状体上的棱边平行贴合且贴合后围成的夹角在30-60度。

7.根据权利要求6所述的细胞分选磁栅结构的制作方法，其特征在于，所述棱柱状体在所述纯铁栅页上斜向设置。

8.根据权利要求6所述的细胞分选磁栅结构的制作方法，其特征在于，同一所述纯铁栅页上的相邻所述棱柱状体的间距在0.1-0.5mm。

9.根据权利要求6-8任一所述的细胞分选磁栅结构的制作方法，其特征在于，所述棱柱状体的截面呈菱形，所述棱柱状体上截面菱形的钝角所对应的边为所述棱边。

10.一种细胞分选磁栅管，根据权利要求1-5任一所述的细胞分选磁栅结构，其特征在于，包括管体，所述管体上依次设置有吸入和排出细胞样本的进样针、捕捉细胞样本中磁性微粒的所述磁栅本体、存储待分选的细胞样本悬液或缓冲液的缓冲腔、防止气路的微粒进入细胞样本并防止细胞样本进入气路的透气阀，和连接气路为所述进样针提供正负气压的气路接口。

说明书

一种细胞分选磁栅结构、制作方法及磁栅管

技术领域

[0001] 本发明涉及细胞分选技术领域，更具体地说，涉及一种细胞分选磁栅结构、制作方法及磁栅管。

背景技术

[0002] 细胞分选技术是细胞生物学和细胞医学的关键技术，细胞磁珠分选法广泛应用于细胞生物学领域，是大量、高效细胞分选的主要方法；

[0003] 目前普遍使用容器外部磁场吸附容器内磁珠的方式分选细胞，因为磁场强度和作用距离的原因，只能吸附直径1微米以上的磁珠，大直径磁珠无法进行动物体内代谢，需要进行磁珠解离，且大磁珠已经接近细胞体积大小，对细胞表面膜分子表达会产生一定影响。

[0004] 而直径20纳米至2.8微米的超顺磁微珠可以直接在动物体内代谢、体积微小几乎不影响细胞表面的表达，是细胞医学和细胞生物学理想的磁性分选标志；但它的体积极其微小，无法通过容器外磁场充分捕获，需要一种能够吸附直径20纳米至2.8微米的超顺磁微珠的细胞分选磁栅结构。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种细胞分选磁栅结构；还提供了一种细胞分选磁栅结构制作方法，以及一种细胞分选磁栅管。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0007] 构造一种细胞分选磁栅结构，其中，包括磁栅本体，所述磁栅本体由多片纯铁栅页叠加构成，所述纯铁栅页上设置有多个并排的棱柱状体，所述棱柱状体朝向其邻近的所述纯铁栅页的一侧表面成型有棱边，相邻的两个所述纯铁栅页上相邻近的两个所述棱柱状体上的所述棱边平行贴合且贴合后围成的夹角在30-60度。

[0008] 本发明所述的细胞分选磁栅结构，其中，所述棱柱状体在所述纯铁栅页上斜向设置。

[0009] 本发明所述的细胞分选磁栅结构，其中，同一所述纯铁栅页上的相邻所述棱柱状体的间距在0.1-0.5mm。

[0010] 本发明所述的细胞分选磁栅结构，其中，所述棱柱状体的截面呈菱形，所述棱柱状体上截面菱形的钝角所对应的边为所述棱边。

[0011] 本发明所述的细胞分选磁栅结构，其中，相邻所述棱柱状体的截面菱形的锐角所对应的边通过连接段连接构成所述纯铁栅页。

[0012] 一种细胞分选磁栅结构的制作方法，用于制作上述的细胞分选磁栅结构，其特征在于，包括以下步骤：

[0013] 在片状的纯铁栅页上加工成型多个并排的具有棱边的棱柱状体；

[0014] 制作多个纯铁栅页并叠加构成磁栅本体，叠加时相邻的两个纯铁栅页上相邻近的两个棱柱状体上的棱边平行贴合且贴合后围成的夹角在30-60度。

[0015] 本发明所述的细胞分选磁栅结构的制作方法，其中，所述棱柱状体在所述纯铁栅页上斜向设置。

[0016] 本发明所述的细胞分选磁栅结构的制作方法，其中，同一所述纯铁栅页上的相邻所述棱柱状体的间距在0.1-0.5mm。

[0017] 本发明所述的细胞分选磁栅结构的制作方法，其中，所述棱柱状体的截面呈菱形，所述棱柱状体上截面菱形的钝角所对应的边为所述棱边。

[0018] 一种细胞分选磁栅管，应用上述的细胞分选磁栅结构，其中，包括管体，所述管体上依次设置有吸入和排出细胞样本的进样针、捕捉细胞样本中磁性微粒的所述磁栅本体、存储待分选的细胞样本悬液或缓冲液的缓冲腔、防止气路的微粒进入细胞样本并防止细胞样本进入气路的透气阀，和连接气路为所述进样针提供正负气压的气路接口。

[0019] 本发明的有益效果在于：采用本发明的磁栅结构，使用时通过外加磁场对磁栅本体磁化，磁场尖端效应使磁场在两个棱边贴合处的尖锐处强度会大幅增强，形成强磁区域，而在两个棱边贴合围成的区域内远离尖锐处的位置则形成狭长扁圆的弱磁场区域，利于无磁性标记细胞通过和捕获磁性标记细胞，同时规则排列的细胞样本通道，可以减少细胞样本的非磁性滞留，能够捕获直径20纳米至2.8微米的超顺磁微珠。

附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

[0021] 图1是本发明较佳实施例的细胞分选磁栅结构俯视图；

[0022] 图2是本发明较佳实施例的细胞分选磁栅结构正视图；

[0023] 图3是细胞分选磁栅仿真结果一；

[0024] 图4是细胞分选磁栅仿真结果二；

[0025] 图5是细胞分选磁栅仿真结果三；

[0026] 图6是本发明较佳实施例的细胞分选磁栅结构制作方法流程图；

[0027] 图7是本发明较佳实施例的细胞分选磁栅管结构示意图；

[0028] 图8是本发明较佳实施例的细胞分选磁栅管剖视图。

具体实施方式

[0029] 为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

[0030] 本发明较佳实施例的细胞分选磁栅结构，如图1所示，同时参阅图2-5，包括磁栅本体1，磁栅本体1由多片纯铁栅页10叠加构成，纯铁栅页10上设置有多个并排的棱柱状体100，棱柱状体朝向其邻近的纯铁栅页的一侧表面成型有棱边101，相邻的两个纯铁栅页上相邻近的两个棱柱状体上的棱边平行贴合且贴合后围成的夹角在30-60度；

[0031] 采用本发明的磁栅结构，使用时通过外加磁场对磁栅本体磁化，磁场尖端效应使磁场在两个棱边贴合处的尖锐处强度会大幅增强，形成强磁区域，而在两个棱边贴合围成的区域内远离尖锐处的位置则形成狭长扁圆的弱磁场区域，利于无磁性标记细胞通过和捕获磁性标记细胞，同时规则排列的细胞样本通道，可以减少细胞样本的非磁性滞留，能够捕获直径20纳米至2.8微米的超顺磁微珠；

[0032] 需要说明的是，本发明的磁栅结构同样也适用于分选2.8微米以上的磁性微珠；

[0033] 优选的，棱柱状体在纯铁栅页上斜向设置，以便增大进行细胞分选时与细胞样本的接触面积。

[0034] 优选的，同一纯铁栅页上的相邻棱柱状体的间距在0.1-0.5mm；进一步的保障细胞通过和减少细胞样本的非磁性滞留。

[0035] 优选的，棱柱状体的截面呈菱形，棱柱状体上截面菱形的钝角所对应的边为棱边；保障结构整体性，便于加工以及规则排列的细胞样本通道的成型，同时增大细胞样本通道的分布密度。

[0036] 优选的，相邻棱柱状体的截面菱形的锐角所对应的边通过连接段102连接构成纯铁栅页；便于进行连接成型纯铁栅页，方便加工。

[0037] 本申请在上述设定的尺寸下，能够形成直径近200微米的近似扁球形的弱磁区域201和直径近150微米环形的强磁区域202；经软件模拟和实验测试，强磁区域202的磁场强度可以达到外部磁场强度的20-50倍；强磁区域202磁场强度是弱磁区域的400-2500倍。

[0038] 具体实验仿真数据：

[0039] 图3为圆柱或球形磁栅结构仿真分析图，该磁栅结构没有明显的分层排列，间隙中磁场强度增强不明显；通过仿真分析，当外部磁场强度为6000Gauss时，强磁场区域为33000Gauss，约增强了5.5倍；弱磁场区域磁场强度为1200高斯；

[0040] 图4为方形截面磁栅结构仿真分析图，该结构有明显的栅页分层结构排列，棱边间隙处磁场强度增加明显；通过仿真分析，当外部磁场强度为6000Gauss时，强磁场区域为164000Gauss，约增强了27.35倍；弱磁场区域磁场强度为100高斯以下；因为结构的原因，该方案的弱磁区域较大，有靶细胞存在漏选的可能；

[0041] 图5为钝角棱边磁栅结构仿真分析图，该结构有明显的栅页分层结构排列，棱边间隙处磁场强度增加显著；通过仿真分析，当外部磁场强度为6000Gauss时，强磁场区域为120000Gauss，约增强了20倍；弱磁场区域磁场强度为600高斯以下；因为结构的原因，弱磁区域狭长扁圆，更利于无磁性标记细胞通过和捕获磁性标记细胞；

[0042] 综合对比上述结构，结合磁场增幅强度和磁性细胞捕获率，获得本申请的结构；经测试，500 Gauss磁场可以捕获直径300纳米的铁磁微珠；经计算，120000 Gauss磁场足以捕获20纳米至2.8微米的磁性微珠；

[0043] 一种细胞分选磁栅结构的制作方法，用于制作上述的细胞分选磁栅结构，如图6所示，包括以下步骤：

[0044] S01：在片状的纯铁栅页上加工成型多个并排的具有棱边的棱柱状体；

[0045] S02：制作多个纯铁栅页并叠加构成磁栅本体，叠加时相邻的两个纯铁栅页上相邻近的两个棱柱状体上的棱边平行贴合且贴合后围成的夹角在30-60度。

[0046] 优选的，棱柱状体在纯铁栅页上斜向设置；以便增大进行细胞分选时与细胞样本的接触面积。

[0047] 优选的，同一纯铁栅页上的相邻棱柱状体的间距在0.1-0.5mm；进一步的保障细胞通过和减少细胞样本的非磁性滞留。

[0048] 优选的，棱柱状体的截面呈菱形，棱柱状体上截面菱形的钝角所对应的边为棱边；优选的，棱柱状体的截面呈菱形，棱柱状体上截面菱形的钝角所对应的边为棱边；保障结构整体性，便于加工以及规则排列的细胞样本通道的成型，同时增大细胞样本通道的分布密度。

[0049] 一种细胞分选磁栅管，根据上述的细胞分选磁栅结构，如图7所示，同时参阅图8，包括管体，管体上依次设置有吸入和排出细胞样本的进样针301、捕捉细胞样本中磁性微粒的磁栅本体302、存储待分选的细胞样本悬液或缓冲液的缓冲腔303、防止气路的微粒进入细胞样本并防止细胞样本进入气路的透气阀304，和连接气路为进样针提供正负气压的气路接口305；

[0050] 进样针在气路接口的负压状态下吸入细胞样本，在正压状态下排出细胞样本；

[0051] 磁栅本体在外部磁场作用下磁化，在其强磁区域将磁场强度增强20-50倍，将磁性微粒捕获并停留在磁栅本体中；撤去外部磁场后磁栅本体退磁，可以冲洗收集磁栅本体捕获的磁性细胞；

[0052] 缓冲腔用来存储待分选的细胞样本悬液或缓冲液；

[0053] 透气阀用来防止气路的微粒进入细胞样本并防止细胞样本进入气路；

[0054] 气路接口连接有正负压功能的气路，引入吸取和排出细胞样本的动力；

[0055] 较佳的，可以将进样针设置在磁栅本体的底部，缓冲腔设置在磁栅本体的顶部，透气阀连接在缓冲腔的顶部，气路接口设置在透气阀的顶部；使用时，在气路接口负压驱动下，将细胞样本经进样针和磁栅本体吸入缓冲腔，然后在磁栅本体外部施加磁场，通过气路接口正压缓慢将缓冲腔内的无磁性标记细胞样本经磁化后的磁栅本体排出管外，磁性标记的靶细胞因磁栅磁场力被捕获在磁栅本体之中，磁栅本体捕获的细胞可以通过缓冲液冲洗进一步提纯，撤掉外部磁场，磁栅本体退磁，可以冲洗靶细胞实现靶细胞的收集；

[0056] 本发明的细胞分选磁栅管，结构简单、磁栅规则、液路短，可以充分的筛选细胞样本，并做到细胞的低滞留，且通过特殊设计的磁栅结构，可以捕获分选直径20纳米-2.8微米以及2.8微米以上的磁性微珠。

[0057] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。