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原文传递三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统及使用方法

专利名称：	三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统及使用方法
摘要：	三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统及使用方法，包括微量注射泵、毛细管、玻璃平台、圆柱体、高效雾化器、载气入口、雾化室基座、辅助气入口、直通型小体积雾化室、电感耦合等离子体质谱仪及排废口；三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统的使用方法，包括以下步骤：步骤1至步骤7，计算运输检测效率；步骤8，制备一定浓度的纳米粒子/单细胞悬浮液；步骤9，优化驻留时间；步骤10，获得纳米粒子/单细胞列；步骤11，单列纳米粒子/单细胞溶液被通过载气入口输出的氩气雾化；步骤12，通过电感耦合等离子体质谱仪在时间分辨模式下对细胞悬浮液进行检测；步骤13，清洗分析系统。与传统微液滴系统相比，结构简单，价格低廉，通量高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	东北大学
发明人：	王建华;陈明丽;魏星;张璇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910707086.4
公开号：	CN110426445A
代理机构：	沈阳东大知识产权代理有限公司
代理人：	李珉
分类号：	G01N27/62(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号
主权项：	1.一种三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统，其特征在于，包括微量注射泵和毛细管，所述毛细管缠绕于圆柱体上形成三维螺旋结构，且圆柱体安装于玻璃平台上，毛细管入口与微量注射泵出口端相连，毛细管的出口段经打磨及内外表面疏水化处理后作为雾化器中心管溶液通道同心安装于雾化器内腔，与雾化器一同组成高效雾化器，且高效雾化器出口端穿入雾化室基座后同心嵌套于直通型小体积雾化室进口端，直通型小体积雾化室进口端同心安装于雾化室基座内腔，雾化室基座上设置有辅助气入口，直通型小体积雾化室的外侧壁前端设置有排废口，直通型小体积雾化室出口端为球型接口，且出口端与电感耦合等离子体质谱仪的进样口相连，所述高效雾化器外壁设置有载气入口。 2.根据权利要求1所述的一种三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统，其特征在于：所述毛细管内径为25～250μm，外径为300～400μm，毛细管缠绕圈数为5～50圈；所述圆柱体外径为50～500mm。 3.根据权利要求1所述的一种三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统，其特征在于：所述毛细管出口端与高效雾化器终端之间的距离为0～4mm，毛细管出口端设置有0°～60°的倒角，所述高效雾化器终端与雾化室基座的锥形孔出口端端面相平，且锥形孔的锥角α角度为30°～60°，直通型小体积雾化室内腔为圆锥形或圆柱形通道，直通型小体积雾化室容积为10～50mL，直通型小体积雾化室内腔的轴向长度与径向有效长度比为(8～4)：(2～1)。 4.根据权利要求1所述的一种三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统，其特征在于：所述电感耦合等离子体质谱仪的功率为1300～1600W。 5.根据权利要求1所述的一种三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统，其特征在于：所述高效雾化器通道经载气入口通入0.8～1.2mL/min的高纯氩气；所述直通型小体积雾化室经辅助气入口通入0.1～0.5mL/min的高纯氩气。 6.一种三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统的使用方法，采用权利要求1所述的三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，制备标准金纳米粒子悬浮液或梯度浓度金溶液：制备标准金纳米粒子悬浮液，直接稀释高浓度的标准金纳米粒子悬浮液，浓度范围为10～1×107个/mL；制备梯度浓度金溶液，直接稀释高浓度的标准金溶液至不同的梯度浓度，浓度范围为1nM～1mM；步骤2，优化金纳米粒子或金溶液的驻留时间：由于金纳米粒子在电感耦合等离子体质谱仪中所产生的离子羽较小，因此驻留时间按电感耦合等离子体质谱仪所能设置的最小时间来设定；金溶液的驻留时间为0.1～1s；步骤3，金纳米粒子悬浮液/金溶液通过三维螺旋结构：金纳米粒子悬浮液/金溶液通过微量注射泵引入毛细管盘绕形成的三维螺旋结构，并通过微量注射泵逐步增加毛细管内金纳米粒子悬浮液/金溶液的流速，直至金纳米粒子受到的惯性诱导的剪切升力、壁面诱导的剪切升力及二次流带来的迪恩拽力三力达到平衡，即金纳米粒子聚焦于平衡位置上，实现对金纳米粒子的有效聚焦，获得金纳米粒子列；通过微量注射泵设定金溶液的流速，使金溶液以相同流速通过三维螺旋结构；步骤4，金纳米粒子列/金溶液经过高效雾化器中心管溶液通道，在高效雾化器的出口被通过载气入口输出氩气雾化后，进入直通型小体积雾化室；步骤5，在直通型小体积雾化室中雾化产物随载气氩气和辅助气入口进入的氩气带动下进入电感耦合等离子体质谱仪，在步骤2所设驻留时间下的时间分辨模式对雾化产物进行检测，获得纳米粒子/金溶液的瞬时信号随时间的响应，根据迭代算法获取有效信号，通过有效信号获取信号强度-频率分布状况，并对频率分布状况进行高斯拟合；步骤6，计算运输检测效率，对系统进行评价，当运输检测效率高于40％，则说明系统合格；当运输检测效率低于40％，则说明系统评价不合格，调整系统参数至系统合格；步骤7，按着清洗标准，清洗三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统；步骤8，制备一定浓度的纳米粒子/单细胞悬浮液，浓度范围为10～1×107个/mL；步骤9，优化驻留时间，驻留时间小于纳米粒子/单细胞的一个离子羽长度大小加上相邻两个离子羽间距的大小；步骤10，纳米粒子/单细胞悬浮液通过微量注射泵引入毛细管中，并通过微量注射泵逐步增加毛细管内纳米粒子/单细胞悬浮液的流速，直至纳米粒子/单细胞产生的惯性诱导的剪切升力、壁面诱导的剪切升力及二次流带来的迪恩拽力三力达到平衡，即纳米粒子/单细胞聚焦于平衡位置上，实现对纳米粒子/单细胞的有效聚焦，获得纳米粒子/单细胞列；步骤11，纳米粒子/单细胞列经过高效雾化器中心管溶液通道，在高效雾化器的出口被通过载气入口输出氩气雾化后，进入直通型小体积雾化室；步骤12，在直通型小体积雾化室中雾化产物随载气氩气和辅助气入口进入的氩气带动下进入电感耦合等离子体质谱仪，在时间分辨模式下进行检测获得纳米粒子/单细胞液滴的瞬时信号随时间的响应，根据迭代算法获取有效信号，根据有效信号获取信号强度-频率分布状况，并对频率分布状况进行高斯拟合；步骤13，按着清洗标准，清洗三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统，如需多次检测，再次进样检测，重复步骤8至步骤12。 7.根据权利要求6所述的三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统的使用方法，其特征在于：步骤6所述的运输检测效率的计算，采用以下两种方案中的一种：步骤6.1，方案1，根据电感耦合等离子体质谱仪检测出的金纳米粒子有效信号数量比上所引入的金纳米粒子个数，求得三维螺旋聚焦系统该次检测的运输检测效率；方案2，通过电感耦合等离子体质谱仪检测出的梯度金溶液的信号值，获得金溶液工作曲线的斜率K1，然后通过电感耦合等离子体质谱仪检测出的不同尺寸标准金纳米粒子悬浮液的高斯拟合数值，获得金纳米粒子工作曲线的斜率K2，K1与K2的比值即为三维螺旋聚焦系统该次检测的运输检测效率；步骤6.2，当运输检测效率低于40％，则说明系统评价不合格，改变毛细管出口端与高效雾化器终端之间的距离，并改变载气入口及辅助气入口的氩气流速，重复步骤1至步骤7，直至运输检测效率高于40％为止，则说明系统评价合格。 8.根据权利要求6所述的三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统的使用方法，其特征在于：步骤8所述的纳米粒子/单细胞悬浮液为细胞内含化学元素离子或者纳米粒子的细胞悬浮液；所述细胞内含化学元素离子的细胞悬浮液的制备方法为： (1)在细胞培养瓶中，通过第一培养基培养细胞至对数生长期，去除第一培养基并用磷酸缓冲溶液清洗三次； (2)在细胞培养瓶中，换入含有化学元素离子/纳米粒子溶液的第二培养基培养，孵育细胞1～72小时； (3)将孵育好的细胞从细胞培养瓶中消化/吹打下来，并进行离心清洗，用磷酸缓冲溶液重悬离心产物以制成细胞悬浮液； (4)使用血球计数板对细胞悬浮液中的细胞进行计数，并用磷酸缓冲溶液稀释至细胞数密度为10～1×107个细胞/mL。 9.根据权利要求8所述的三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统的使用方法，其特征在于：所述的纳米粒子悬浮液的制备方法为：直接稀释高浓度的纳米粒子溶液，使其最终浓度为10～1×107个纳米粒子/mL。 10.根据权利要求6所述的三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统的使用方法，其特征在于：步骤9中所述的驻留时间为0.05ms～10ms。 11.根据权利要求6所述的三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统的使用方法，其特征在于：所述毛细管内溶液的流速为10～500μL/min。 12.根据权利要求6所述的三维有序螺旋聚焦纳米粒子/单细胞分析系统的使用方法，其特征在于：所述清洗标准为：对于纳米粒子/细胞检测时，所测元素基线在60s内所有信号值不大于整体平均值加上3倍的标准偏差；对于溶液检测时，所测元素基线在60s内回归空白水平。
所属类别：	发明专利