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CN109874316A - 用于从样本中富集筛选目标物例如细胞、细菌或生物分子的装置 - Google Patents

用于从样本中富集筛选目标物例如细胞、细菌或生物分子的装置 Download PDF

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CN109874316A CN201880002668.6A CN201880002668A CN109874316A CN 109874316 A CN109874316 A CN 109874316A CN 201880002668 A CN201880002668 A CN 201880002668A CN 109874316 A CN109874316 A CN 109874316A
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Abstract

本发明涉及一种用于从样本中富集筛选目标物例如细胞、细菌或生物分子的装置，包括多个平行设置的多孔道网状基体，多孔道网状基体包括由多条相互交叉设置的网线形成的网状基体、由多条相互交叉设置的网线形成的多个筛孔、形成在网状基体上的捕获层，捕获层包括能够与目标物特异性结合的捕获物，相邻两层多孔道网状基体的筛孔部分错开设置。本发明在保证较高通量的情况下，提高了目标物的捕获率。

Description

用于从样本中富集筛选目标物例如细胞、细菌或生物分子的 装置
技术领域
本发明涉及一种用于从样本中富集筛选目标物例如细胞、细菌或生物分子的装置。
背景技术
在血液和生物样本的检测中，常常针对检测样本中的稀有细胞、稀有分子进行检测，这些稀有目标物或分子的成功分离、富集是检测能否准确的关键。例如在人类生产和生活中，需要对人的体液、食品以及自然环境中的检测对象进行检测，如在医疗实践、食品安全、环境监测中常需要检测细胞(如循环肿瘤细胞、有核红细胞)；微生物(如医疗检测人体液中的肺炎链球菌、军团菌、真菌及特殊病原体如支原体、衣原体、立克次体、螺旋体、病毒等；食品安全领域中检测的微生物如大肠菌群、致病菌(包括沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌、致病性链球菌等)、霉菌及其毒素(如曲霉属的黄曲霉、寄生曲霉等，青霉属的橘青霉、岛青霉等，镰刀霉属的串珠镰刀霉、禾谷镰刀霉等)，在食品安全中其他微生物还包括病毒(如肝炎病毒、猪瘟病毒、鸡新城疫病毒、马芷克氏病毒、口蹄疫病毒、狂犬病病毒，猪水泡病毒等)，另外在食品安全检测中，寄生虫也被很多学者列为微生物检验的指标(如旋毛虫、囊尾蚴)。除此之外，某些蛋白质、核酸等也常常作为检测对象，如临床上常见的早期诊断标志物筛查和基因诊断等等。对不同的检测对象需要应用不同的检测方法和检测平台，由于部分检测对象的浓度很低，这对检测方法提出了很高的要求。
以有核红细胞检测为例，有核红细胞在正常成人外周血中不能见到，在出生1周之内的新生儿外周血中可见到少量有核红细胞。成人外周血中出现有核红细胞均属病理现象，有核红细胞和增生性贫血、红血病、髓外造血、其他如骨髓转移癌、严重缺氧等相关。在生产和生活中的检测项目中，需要一种高灵敏度、成本低、快速的检测方法和平台。
以循环肿瘤细胞检测为例，循环肿瘤细胞即血液循环中的肿瘤细胞，被认为和肿瘤的远端转移等问题有关系。一般癌症患者的10ml血液中仅有1-10个循环肿瘤细胞，其捕获速度慢或特异性差是快速检测病人血样所迫切需要解决的难题。对于循环肿瘤细胞的检测中，需要高灵敏度、高准确性、快速的检测方法和检测平台。
本发明针对生物样本中细胞、细菌或目标分子的富集，采用微流控富集机构技术，可对细胞、蛋白、核酸、微生物(包括病毒及细菌)等不同的多种类型的检测对象进行快速的检测，下面进行详细说明。
另与本发明相类似的发明CN 107338184 A公开了一种用于捕获细胞或溶液中生物分子的多孔道网状基体及装置，该装置包括至少一个或多个层叠的多孔道网状基体，捕获装置包括具有入口、第一出口和位于入口与第一出口之间的腔体的主体，富集筛选机构固定在腔体内，入口与第一出口和腔体连通。多孔道网状基体包括网状基体及形成于网状基体上的捕获层，捕获层包括能够与目标细胞、细菌或生物分子特异性结合的捕获物。该专利中的多孔道网状基体和装置具有高特异性和高通量，并适于由被细胞表达的分子捕获细胞或捕获溶液中的生物分子，特别适于捕获和分选循环肿瘤细胞。但是，由于该专利中的多孔道网状基体仅为一层或者是多层层叠设置，而多层层叠设置时，多层多孔道网状基体之间不存在夹角，即多层多孔道网状基体的筛孔是重叠设置的，因而，当通过第一层多孔道网状基体时，循环肿瘤细胞未被捕获，由于该细胞和后续经过的其余多孔道网状基体相互之间接触面积较小，该未被捕获的循环肿瘤细胞将直接从其余的多孔道网状基体通过而未被捕获，从而造成该专利装置的捕获率较低。本发明选择使用多层筛网和多种捕获物，可用于上述不同类型的多种检测对象，因而本发明和上述发明具有明显的区别，具有原始创新性。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是克服现有技术的不足，提供一种对样本中的目标物例如细胞、细菌或生物分子等具有高的捕获效率的富集筛选机构。
为解决上述技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
一种用于从样本中富集筛选目标物例如细胞、细菌或生物分子的装置(本文中也称富集筛选机构)，包括多个平行设置的多孔道网状基体，所述的多孔道网状基体包括由多条相互交叉设置的网线形成的网状基体、由所述的多条相互交叉设置的网线形成的多个筛孔、形成在所述的网状基体上的捕获层，所述的捕获层包括能够与目标物特异性结合的捕获物，相邻两层所述的多孔道网状基体的筛孔部分错开设置。
根据本发明的一个优选方面，所述多个多孔道网状基体沿着垂直于网状基体所在平面的方向排列。例如当多孔道网状基体所在平面为水平面时，所述所述多个多孔道网状基体沿着竖直方向排列。
本文中，“相邻两层多孔道网状基体的筛孔部分错开设置”是指一层多孔道网状基体的筛孔部分被另一层多孔道网状基体的网线遮挡，即从该装置的俯视图来看，多个多孔道网状基体不完全重合。
进一步地，相邻两层所述的多孔道网状基体中下层多孔道网状基体相对上层多孔道网状基体旋转5～180°，优选5～179°。更优选地，相邻两层所述的多孔道网状基体中下层多孔道网状基体相对上层多孔道网状基体旋转10～90°。进一步优选地，相邻两层所述的多孔道网状基体中下层多孔道网状基体相对上层多孔道网状基体旋转30～60°。
根据本发明的一个优选方面，每个所述的多孔道网状基体相对其上层多孔道网状基体的旋转方向一致。
本文中，“旋转方向一致”是指每个多孔道网状基体相对上层多孔道网状基体可以顺时针旋转或者逆时针旋转。当第N+1层多孔道网状基体相对于第N层多孔道网状基体为顺时针旋转时，则捕获装置中所有的多孔道网状基体相对于上层多孔道网状基体均为顺时针旋转；当第N+1层多孔道网状基体相对于第N层多孔道网状基体为逆时针旋转时，则捕获装置中所有的多孔道网状基体相对于上层多孔道网状基体均为逆时针旋转，前述N表示多孔道网状基体的层数。
根据本发明的一个具体方面，每个所述的多孔道网状基体相对上层多孔道网状基体的旋转角度相同。
本文中，“旋转角度”是指多孔道网状基体相对于上层多孔道网状基体以多孔道网状基体的中心为旋转中心，旋转平面的法线方向垂直于多孔道网状基体平面，顺时针或者逆时针旋转的角度。“旋转角度相同”是指第N+2层多孔道网状基体相对于第N+1层多孔道网状基体旋转的角度与第N+1层多孔道网状基体相对于第N层多孔道网状基体旋转的角度相同，其中N表示当前多孔道网状基体。
本文中，“网线的粗度”是指多孔道网状基体的俯视图中网线的宽度。网线的粗度一般为10μm～500μm，优选为20μm～200μm；进一步优选为20～50μm。在一个具体实施方式中，网线的粗度为40～50μm。
本文中，“网线的厚度”是指多孔道网状基体的上下两面之间的距离。网线的厚度一般为10μm～500μm，优选为20μm～200μm，进一步优选为20～50μm。在一个具体实施方式中，网线的粗度为40～50μm。
根据本发明，所述的筛孔的横截面面积一般为10～6000μm2，优选为20～3000μm2，进一步优选为700～3000μm2，更优选为700～2000μm2，某些实施方式中，更进一步优选为700～1000μm2。
本文中，“相邻两层多孔道网状基体的间距”是指上层多孔道网状基体的下表面到下层多孔道网状基体的上表面之间的距离。相邻两层所述的多孔道网状基体的间距一般为0.1～10mm，优选为0.5～3mm，更优选为0.5～1.5mm。
进一步地，所述的多孔道网状基体的个数可以为2～30个，优选为3～15个，更优选为5～10个。
根据本发明的一个具体且优选方面，所述的多孔道网状基体的个数为5～12个，网线的粗度为20μm～50μm，厚度为20μm～50μm，筛孔的横截面面积为700～3000μm2，相邻两层多孔道网状基体的间距为0.5～3mm。
根据本发明，所述的筛孔的横截面的形状没有特别限制，可以为正方形、长方形、三角形、多边形、圆形、平行四边形、梯形中的一种或多种，其中优选为正方形。
本文中，所述的多边形为由五条及以上的边形成的封闭图形。
根据本发明的一个具体且优选方面，至少两层所述的多孔道网状基体上的捕获物不同。进一步优选地，至少三层所述的多孔道网状基体上的捕获物不同。更优选地，所述的富集筛选机构中至少四层所述的多孔道网状基体上的捕获物不同。最优选地，每层所述的多孔道网状基体上的捕获物不同。
根据本发明一个实施方案，所述的富集筛选机构中至少两层所述的多孔道网状基体上的捕获物分别与同一种目标物特异性结合，从而使得所述的富集筛选机构的特异性增加，假阴性和假阳性降低，对该种目标物的捕获率进一步提高。
优选地，至少三层所述的多孔道网状基体上的捕获物分别与同一种目标物特异性结合；更进一步优选地，至少四层所述的多孔道网状基体上的捕获物分别与同一种目标物分子特异性结合；最为优选地，每层所述的多孔道网状基体上的捕获物分别与同一种目标物特异性结合。
根据本发明的又一实施方案，所述的多个多孔道网状基体的至少一个多孔道网状基体的捕获物与一种目标物特异性结合，至少另一个多孔道网状基体的捕获物与另一种目标物特异性结合，从而使得在筛选结束后，将各个多孔道网状基体拆下后，能够分离各个多孔道网状基体上的目标物，从而实现一次性筛选多种目标物，提高了筛网的工作效率和应用范围。
根据本发明的一个具体方面，至少三个多孔道网状基体的捕获物分别针对三种不同的目标物。根据本发明的又一个具体方面，至少四个多孔道网状基体的捕获物分别针对四种不同的目标物。根据本发明的还一个具体方面，至少五个多孔道网状基体的捕获物分别针对五种不同的目标物。在一个具体实施方式中，所述的每个多孔道网状基体的捕获物分别与不同的目标物结合。
根据本发明，所述目标物可以是常规那些需要被分离检测的目标物，没有特别限制。通常，目标物包括但不限于细胞、细菌以及生物分子等，可以是其中的一种或多种。相应地，捕获物为针对目标物的特异性识别分子，具体例如抗体、噬菌体、核酸适配体等。目标物具体例如EpCAM(上皮细胞粘附分子)、EphB4、EGFR、HER2、HER-2/neu、MUC-1、叶酸受体、AFP、CEA、Cyfra21-1、TPA、TPS、NMP22、β2-MG、甲状腺球蛋白、铁蛋白、CA19-9、CA125、CA50、CA72-4、CA242、CA15-3、SCC、LDH、NSE、PSA、ER、孕激素受体、HCG、β-hCG、催乳素、ACTH、降钙素、DHEA-S、皮质醇、醛固酮、uPA/PAI-1、5-羟色胺、5-羟吲哚乙酸、HGH、FSH、LH、TSH、副蛋白、胸腺嘧啶激酶、新蝶呤、SEA、蛋白S-100、M2-PK、嗜铬粒蛋白A、骨特异性碱性磷酸酶、脱氧吡啶啉、CASA、肾上腺素类物质、儿茶酚胺、高香草酸、肾上腺素类、香草扁桃酸、f-PSA、PCA3、AFP、胎盘碱性磷酸酶、降钙素、胃泌素、TSA、AFU、γGT、ALP、CA549、PAP、本-周蛋白、以及各种细菌和其他类型的目标物。
进一步地，所述的捕获物通过物理吸附和/或化学键结合至所述的网状基体上。
优选地，所述的捕获物通过采用traut’s试剂或带有生物素-亲和素的硫醇盐分子连接至所述的网状基体上。
进一步地，本发明的富集筛选机构还包括具有入口、第一出口和位于所述的入口和所述的第一出口之间的腔体的主体，所述的多个多孔道网状基体固定在所述的腔体内，所述的入口和所述的第一出口与所述的腔体相连通。所述的主体优选采用现有的制造技术如注塑成形技术制造。主体的材料应该兼容溶剂，例如，PEEK。
优选地，所述的腔体被所述的多个多孔道网状基体分隔为第一腔体和第二腔体两个部分。
进一步优选地，所述的多孔道网状基体水平设置，所述的入口位于所述的富集筛选机构的上方并与所述的第一腔体相通，所述的第一出口位于所述的富集筛选机构的下方并与所述的第二腔体相通。
进一步优选地，所述的入口和所述的第一出口的中心线垂直于所述的多孔道网状基体所处的平面。
优选地，所述的主体进一步具有第二出口，所述的主体内形成有和与所述的腔体及所述的第二出口相通的用于收集被捕获的细胞、细菌或生物分子的微流体通道。
优选地，所述的富集筛选机构进一步包括设置于所述的微流体通道内的用于对被捕获的细胞、细菌或生物分子进行计数的计数机构。
进一步优选地，所述的计数机构包括阻抗测量电极。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明通过相邻两个多孔道网状基体的筛孔部分错开设置，在保证较高通量的情况下，使得目标细胞、细菌或生物分子与多孔道网状基体接触的概率增加，从而提高了多孔道网状基体对目标物的捕获率。
附图说明
附图1为实施例的富集筛选机构的结构示意图；
附图2为实施例的富集筛选机构的爆炸图；
附图3为附图2的第一局部放大示意图；
附图4为附图2的第二局部放大示意图；
附图5为带有被捕获的目标物的多孔道网状基体的示意图；
附图6为筛孔部分错开设置的多孔道网状基体的示意图；
其中：11、入口；12、第一出口；20、多孔道网状基体；21、捕获物；22、筛孔；23、网线；3、目标物。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合实施例和附图对本发明进行详细的介绍，显而易见地，下面描述中的实施例和附图仅仅是本发明的一部分非限制性实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一个具体实施方式中，富集筛选机构包括主体、腔体、计数机构以及多个多孔道网状基体20。主体包括入口11、第一出口12、第二出口、微流体通道。主体优选采用现有的制造技术如注塑成形技术制造。主体的材料应该兼容溶剂，例如，PEEK。微流体通道与腔体及第二出口相通且用于收集被捕获的目标物(可以是细胞、细菌或生物分子等)3。
如附图1所示，入口11位于多个多孔道网状基体20的上方，第一出口12位于多个多孔道网状基体20的下方。优选地，入口11和第一出口12的中心线垂直于多孔道网状基体20所处的平面。腔体位于入口11与第一出口12之间，多个多孔道网状基体20固定在腔体内，入口11和第一出口12和腔体相连通。腔体被多个多孔道网状基体20分隔为第一腔体和第二腔体两个部分。入口11与第一腔体相连通，第一出口12与第二腔体相连通。
计数机构设置于微流体通道内且用于对被捕获的目标物3进行计数。优选地，计数机构包括阻抗测量电极。
如附图2所示，多个多孔道网状基体20平行设置。本文中，多孔道网状基体20的个数为2～30个，优选为5～10个。多孔道网状基体20包括由多条相互交叉设置的网线23形成的网状基体、由多条相互交叉设置的网线23形成的多个筛孔22、形成在网状基体上的捕获层。
为了能够与目标物(细胞、细菌或生物分子等)3特异性结合，捕获层包括能够与目标物3特异性结合的捕获物21。具体地，捕获物21通过物理吸附和/或化学键结合至网状基体上。优选地，捕获物21通过采用traut’s试剂或带有生物素-亲和素的硫醇盐分子连接至网状基体上。
在一个具体实施例中，目标物3即循环肿瘤细胞(CTCs)，以下简称CTCs。在另一具体实施例中，目标物3为大肠杆菌。
为了能保证高通量的情况下同时提高捕获率，增加目标物3与多孔道网状基体20的接触概率。相邻两层多孔道网状基体20的筛孔22部分错开设置。
以下重点阐述如何实现筛孔22部分错开设置。如附图2、3、6所示，以相邻多孔道网状基体20的中心为旋转中心，旋转平面的法线方向垂直于多孔道网状基体20的平面，相邻的上层多孔道网状基体20与下层的多孔道网状基体20之间有旋转角度α。相邻两层多孔道网状基体20中下层多孔道网状基体20相对上层多孔道网状基体20旋转5～180°，即α为5～180°；优选地，α为10～90°，进一步优选地，α为30～60°。进一步的，每个多孔道网状基体20相对上层多孔道网状基体20的旋转方向一致且旋转角度相同。
多个多孔道网状基体20的旋转角度参数表示为[0:m:n]，其中，0表示以第一层多孔道网状基体20为基准，第一层多孔道网状基体20的角度为0°；m为第N+1层多孔道网状基体20相对于第N层多孔道网状基体20所旋转的角度；n为最后一层多孔道网状基体20相对于第一层多孔道网状基体20所旋转的角度，多孔道网状基体20的数目为(n/m)+1。当多孔道网状基体20的数目为两层时，多个多孔道网状基体20的旋转角度参数表示为[0:m]，即第二层多孔道网状基体20相对于第一层多孔道网状基体20旋转m°。
如一种实施方式，多孔道网状基体20的旋转角度参数表示为[0:9:81]，是指多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20的旋转角度为9°，多孔道网状基体20的数目为10。根据另一种实施方式，多孔道网状基体20的旋转角度参数表示为[0:180]，是指多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转了180°，多孔道网状基体20的数目为2。
下面重点阐述网线23与筛孔22具体的规格。
筛孔22的横截面的形状为正方形、长方形、三角形、多边形、圆形、平行四边形或梯形中的一种或多种。本文中，如附图6所示，网线23的粗度D为10～500μm，优选为20～200μm，进一步优选为20μm～50μm，更优选为40μm～50μm。
本文中，网线23的厚度为10～500μm，优选为20～200μm，进一步优选为20μm～50μm，更优选为40μm～50μm。筛孔22的横截面面积为10～6000μm2，优选为20～3000μm2，进一步优选为700～3000μm2，更优选为700～2000μm2。相邻两层多孔道网状基体20的间距为0.1～10mm，优选为0.5～1.5mm。
为了能够与目标物3特异性结合，捕获层包括能够与目标物3特异性结合的捕获物21。具体地，捕获物21通过物理吸附和/或化学键结合至网状基体上。优选地，捕获物21通过采用traut’s试剂或带有生物素-亲和素的硫醇盐分子连接至网状基体上。如附图5所示，捕获物21能与目标物例如细胞、细菌或生物分子3特异性结合。
本文中捕获物21为针对目标细胞、细菌或目标分子的特异性抗体或其他类型的特异性识别分子，如抗体、噬菌体、适配体，所述的捕获物所针对的目标分子包括：EpCAM、EphB4、EGFR、HER2、HER-2/neu、MUC-1、叶酸受体、AFP、CEA、Cyfra21-1、TPA、TPS、NMP22、β2-MG、甲状腺球蛋白、铁蛋白、CA19-9、CA125、CA50、CA72-4、CA242、CA15-3、SCC、LDH、NSE、PSA、ER、孕激素受体、HCG、β-hCG、催乳素、ACTH、降钙素、DHEA-S、皮质醇、醛固酮、uPA/PAI-1、5-羟色胺、5-羟吲哚乙酸、HGH、FSH、LH、TSH、副蛋白、胸腺嘧啶激酶、新蝶呤、SEA、蛋白S-100、M2-PK、嗜铬粒蛋白A、骨特异性碱性磷酸酶、脱氧吡啶啉、CASA、肾上腺素类物质、儿茶酚胺、高香草酸、肾上腺素类、香草扁桃酸、f-PSA、PCA3、AFP、胎盘碱性磷酸酶、降钙素、胃泌素、TSA、AFU、γGT、ALP、CA549、PAP、本-周蛋白、以及各种细菌和其他类型的目标分子。
捕获物21具体根据目标物3来确定。下表非限制性地列举了可应用本发明装置富集筛选的目标物及与之对应关联的疾病类型。
为了能提高捕获效率以及增加多孔道网状基体20的特异性，本发明还可以设置富集筛选机构中两层多孔道网状基体20上的捕获物21不同，也可以三层多孔道网状基体20上的捕获物21不同。优选地，每层多孔道网状基体20上的捕获物21不同。
本文中，富集筛选机构中至少两层多孔道网状基体20上的捕获物21分别与同一种目标细胞、细菌或生物分子3特异性结合；优选地，三层多孔道网状基体20上的捕获物21分别与同一种目标细胞、细菌或生物分子3特异性结合；更进一步优选地，四层多孔道网状基体20上的捕获物21分别与同一种目标细胞、细菌或生物分子3特异性结合；最为优选地，每层多孔道网状基体20上的捕获物21分别与同一种目标细胞、细菌或生物分子3特异性结合。
根据一种实施方式，多孔道网状基体20为5个，且每个多孔道网状基体20上的捕获物21均不同，五层的捕获物21分别为特异性结合EphB4、EGFR、HER2、CEA以及铁蛋白(ferritin)的抗体，这五种捕获物21均与同一种目标细胞即乳腺癌肿瘤细胞特异性结合。
本文中，为了实现能够一次性筛选不同种的目标细胞、细菌或生物分子3，多个多孔道网状基体20的至少一个多孔道网状基体20的捕获物21与一种目标细胞、细菌或生物分子3特异性结合，至少另一个多孔道网状基体20的捕获物21与另一种目标细胞、细菌或生物分子3特异性结合。优选地，每个多孔道网状基体20的捕获物21分别与不同的目标细胞、细菌或生物分子3特异性结合。
根据另一种实施方式，多孔道网状基体20为10个，且每个多孔道网状基体20上的捕获物21均不同，10层的捕获物21特异性结合的目标分子3分别列举如下：HER-2/neu(血清、组织)-乳腺癌；叶酸受体(FR)-肺癌；NMP22(尿)-膀胱癌；催乳素(PRL)-垂体瘤；DHEA-S-肾上腺皮质；5-羟色胺(5-HT)-类癌；蛋白S-100-黑色素瘤；M2-PK-肾癌；嗜铬粒蛋白A(chromograninA,CGA)-神经内分泌瘤；PAP-前列腺癌。10种不同的捕获物21分别特异性结合10种不同的目标分子或者结合到不同的目标细胞表面上(当目标细胞的外表面上表达有目标分子)。
以下结合具体的实施例，对本发明做进一步详细的说明。实施例中未有特别说明的原料均通过商购获得。没有特别提及温度的操作在室温下进行。未有特别说明的操作方法与条件可采用本领域的公知或常规的手段与条件。
实施例1
一种的富集筛选机构，其中多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:36:324]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为36°，多孔道网状基体20总共有10个。
相邻多孔道网状基体20的间距为1mm，网线23的厚度为22μm、粗度为22μm，筛孔22的横截面呈正方形，筛孔22的横截面积为54×54μm2。
每个多孔道网状基体20上的捕获物均为EpCAM抗体，捕获物连接在多孔道网状基体20上的方法包括如下步骤：
(1)取4.6微升Traut’s reagent溶液(0.2毫克/毫升)，5微升EPCAM抗体(Cat#ab32392,Abcam)，40.4微升PBS-EDTA(2.5毫摩尔，pH8.0)并将三者混合，在室温下孵育一小时；
(2)将步骤(1)中孵育后的溶液滴加至多孔道网状基体20上，在室温下孵育一小时；
(3)向多孔道网状基体20加入1毫升PBS溶液润洗后，吸去残余溶液；
(4)重复步骤(3)；
(5)向多孔道网状基体20加入1毫升2％BSA溶液(占BSA溶液总质量2％的BSA以及占BSA溶液总质量98％的PBS溶液)，然后在室温下孵育30分钟。
(6)将多孔道网状基体20安装固定在主体的腔体内。
将上述制备的富集筛选机构应用于捕获循环肿瘤细胞，包括如下步骤：
(1)将0.5mL含10个肺癌细胞的细胞悬浮液注入富集筛选机构中；
(2)使0.5mL的细胞悬浮液流经富集筛选机构的入口11，速度为7.8×10-5m/s，细胞悬浮液依次流过10层多孔道网状基体20，以使肺癌细胞结合在富集筛选机构上；
(3)加入0.5毫升PBS溶液，以100微升每分钟的速度清洗多孔道网状基体20，去除未结合的杂物、细胞或分子；
(4)拆下多孔道网状基体20，将拆下的多孔道网状基体20置于0.5mL洗脱液(胰酶占洗脱液总质量0.25％、1mM EDTA以及余量的PBS溶液)中，在37℃下孵育2分钟，然后震荡10秒钟，以使肺癌细胞从富集筛选机构上分离；
(5)加入0.5mL中和液(胎牛血清)，取出多孔道网状基体20，以300g速度离心5分钟，吸去上清液后，使用PBS或细胞培养液把细胞沉淀重悬后并进行计数，截留的肺癌细胞数为8个。
实施例2
与实施例1基本相同，不同之处在于：多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:9:81]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为9°。
该实施例截留的肺癌细胞数为5个。
实施例3
与实施例1基本相同，不同之处在于：多孔道网状基体20为7层，多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:60:240]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为60°。
该实施例截留的肺癌细胞数为4个。
实施例4
与实施例1基本相同，不同之处在于：多孔道网状基体20为7层，多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:60:240]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为60°。网线23的厚度为44μm、粗度为44μm。
该实施例截留的肺癌细胞数为7个。
实施例5
与实施例1基本相同，不同之处在于：多孔道网状基体20为7层，多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:60:240]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为60°。筛孔22的横截面积为27×27μm2。
该实施例截留的肺癌细胞数为6个。
实施例6
与实施例1基本相同，不同之处在于：多孔道网状基体20为7层，多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:60:240]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为60°。网线23的厚度为44μm、粗度为44μm，筛孔22的横截面积为27×27μm2。
该实施例截留的肺癌细胞数为10个。
实施例7
与实施例1基本相同，不同之处在于：网线23的厚度为44μm、粗度为44μm，筛孔22的横截面积为27×27μm2。
该实施例截留的肺癌细胞数为10个。
实施例8
与实施例7基本相同，不同之处在于：横截面呈正方形的筛孔22的外接圆半径为27μm。
该实施例截留的肺癌细胞数为10个。
实施例9
与实施例7基本相同，不同之处在于：筛孔22的横截面呈三角形，且外接圆半径为27μm。
该实施例截留的肺癌细胞数为10个。
实施例10
与实施例7基本相同，不同之处在于：筛孔22的横截面呈六边形，且外接圆半径为27μm。
该实施例截留的肺癌细胞数为10个。
对比例1
多孔道网状基体20总共10个，10个多孔道网状基体20平行设置且各层之间的旋转角度为0°，网线23的厚度为44μm、粗度为44μm，筛孔22的横截面积为27×27μm2。每个多孔道网状基体20上的捕获物均为EpCAM抗体。
按照实施例1的方法捕获循环肿瘤细胞，该对比例截留的肺癌细胞数为4个。
实施例11
一种富集筛选机构，其中多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:36:324]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为36°，多孔道网状基体20总共有10个。
相邻多孔道网状基体20的间距为1mm，网线23的厚度为44μm、粗度为44μm，筛孔22的横截面呈正方形，筛孔22的横截面积为27×27μm2。
第一个多孔道网状基体20上连接的捕获物为EpCAM抗体，第二个多孔道网状基体20上连接的捕获物为EphB4抗体，第三个多孔道网状基体20上连接的捕获物为EGFR抗体，第四个多孔道网状基体20上连接的捕获物为HER2抗体，第五个多孔道网状基体20上连接的捕获物为MUC-1抗体，第六个多孔道网状基体20上的捕获物为CEA抗体，第七个多孔道网状基体20上的捕获物为铁蛋白抗体，第八个多孔道网状基体20上的捕获物为CA15-3抗体，第九个多孔道网状基体20上的捕获物为ER抗体，第十个多孔道网状基体20上的捕获物为孕激素受体抗体。各种捕获物连接至多孔道网状基体20上的方法与实施例1基本相同。
应用上述的富集筛选机构捕获循环肿瘤细胞，包括如下步骤：
(1)将0.5mL含10个乳腺癌细胞的细胞悬浮液注入富集筛选机构中；
(2)使0.5mL的细胞悬浮液流经富集筛选机构的入口11，速度为7.8×10-5m/s，细胞悬浮液依次流过10层多孔道网状基体20，以使乳腺癌细胞结合在富集筛选机构上；
(3)加入0.5毫升PBS溶液，以100微升每分钟的速度清洗多孔道网状基体20，去除未结合的杂物、细胞或分子；
(4)拆下多孔道网状基体20，将拆下的多孔道网状基体20置于0.5mL洗脱液(胰酶占洗脱液总质量0.25％、1mM EDTA以及余量的PBS溶液)中，在37℃下孵育2分钟，然后震荡10秒钟，以使乳腺癌细胞从富集筛选机构上分离；
(5)加入0.5mL中和液(胎牛血清)，取出多孔道网状基体20，以300g速度离心5分钟，吸去上清液后，使用PBS或细胞培养液重悬后并且进行计数，截留的乳腺癌细胞数为10个。
实施例12
一种富集筛选机构，其中多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:36:324]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为36°，多孔道网状基体20总共有10个。
相邻多孔道网状基体20的间距为1mm，网线23的厚度为44μm、粗度为44μm，筛孔22的横截面呈正方形，筛孔22的横截面积为27×27μm2。
第一个多孔道网状基体20上连接的捕获物为EphB4抗体，第二个多孔道网状基体20上连接的捕获物为叶酸受体抗体，第三个多孔道网状基体20上连接的捕获物为AFP抗体，第四个多孔道网状基体20上连接的捕获物为NMP22抗体，第五个多孔道网状基体20上连接的捕获物为β2-MG抗体，第六个多孔道网状基体20上的捕获物为甲状腺球蛋白抗体，第七个多孔道网状基体20上的捕获物为PSA抗体，第八个多孔道网状基体20上的捕获物为催乳素抗体，第九个多孔道网状基体20上的捕获物为蛋白S-100抗体，第十个多孔道网状基体20上的捕获物为本-周蛋白抗体。捕获物连接至多孔道网状基体20上的方法与实施例1基本相同。
应用上述的富集筛选机构捕获循环肿瘤细胞，包括如下步骤：
(1)将5mL分别含10乳腺癌细胞、10个肺癌细胞、10个肝癌细胞、10个膀胱癌细胞、10个淋巴/粒细胞白血病细胞、10个甲状腺癌细胞、10个前列腺癌细胞、10个垂体瘤细胞、10个黑色素瘤细胞、10个骨髓瘤细胞的细胞悬浮液注入富集筛选机构中；
(2)使细胞悬浮液流经富集筛选机构的入口11，速度为7.8×10-5m/s，细胞悬浮液依次流过10层多孔道网状基体20，使目标细胞结合在富集筛选机构上；
(3)加入0.5毫升PBS溶液，以100微升每分钟的速度清洗多孔道网状基体20，去除未结合的杂物、细胞或分子；
(4)将10个多孔道网状基体20拆开，每个多孔道网状基体20分别置于0.5mL洗脱液(胰酶占洗脱液总质量0.25％、1mM EDTA以及余量的PBS溶液)中，在37℃下孵育2分钟，然后震荡10秒钟，以使目标细胞从富集筛选机构上分离；然后加入0.5mL中和液(胎牛血清)，取出多孔道网状基体20，以300g速度离心5分钟，吸去上清液后，使用PBS细胞培养液重悬细胞沉淀；
(5)收集每个多孔道网状基体20上的目标细胞并且进行计数，截留的乳腺癌细胞数为3个，截留的肺癌细胞数为4个，截留的肝癌细胞数为7个，截留的膀胱癌细胞数为6个，截留的淋巴/粒细胞白血病细胞数为4个，截留的甲状腺癌细胞数为6个，截留的前列腺癌细胞数为6个，截留的垂体瘤细胞数为4个，截留的黑色素瘤细胞数为5个，截留的骨髓瘤细胞数为7个。
实施例13
一种富集筛选机构，其中多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:36:324]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为36°，多孔道网状基体20总共有10个。
相邻多孔道网状基体20的间距为1mm，网线23的厚度为22μm、粗度为22μm，筛孔22的横截面呈正方形，筛孔22的横截面积为54×54μm2。
每个多孔道网状基体20上的捕获物均为噬菌体，捕获物连接在多孔道网状基体20上形成了噬菌体捕获筛。该捕获筛的制备包括如下步骤：
取5微升Traut’s reagent溶液(7μM)，10微升的大肠杆菌重组噬菌体(Rapifage提供)(1011cfu/ml)，75微升PBS-EDTA(2.5毫摩尔，pH8.0)并将三者混合，在室温下孵育一小时。
(2)将步骤(1)中孵育后的溶液滴加至多孔道网状基体20上，在室温下孵育一小时，形成噬菌体捕获筛。
(3)向噬菌体捕获筛上加入1毫升PBS溶液润洗后，吸去残余溶液。
(4)重复步骤(3)。
(5)向噬菌体捕获筛上加入1毫升2％BSA溶液(占BSA溶液总质量2％的BSA以及占BSA溶液总质量98％的PBS溶液)，然后在室温下孵育30分钟。
(6)将噬菌体捕获筛安装固定到主体的腔体内。
应用上述的富集筛选机构来捕获大肠杆菌(O157:H7，由北京301医院提供)，包括如下步骤：
(1)将0.5mL含大肠杆菌(浓度为10cfu/mL)的悬浮液注入富集筛选机构中；
(2)使0.5mL的大肠杆菌悬浮液流经富集筛选机构的入口11，以速度为7.8×10-5m/s依次流过10层噬菌体捕获筛，以使大肠杆菌结合在噬菌体捕获筛上；
(3)加入0.5毫升PBS溶液，以100微升每分钟的速度清洗噬菌体捕获筛，去除未结合的杂物、细胞或分子；
(4)使用带CCD图像传感器的荧光显微镜对噬菌体捕获筛进行荧光信号记录分析，根据公式捕获率＝100％*(原液细菌数-冲洗液细菌数)/原液细菌数，计算出大肠杆菌的捕获效率为99.1％。
实施例14
一种富集筛选机构，其中多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:36:324]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为36°，多孔道网状基体20总共有10个。
相邻多孔道网状基体20的间距为1mm，网线23的厚度为22μm、粗度为22μm，筛孔22的横截面呈正方形，筛孔22的横截面积为54×54μm2。
每个多孔道网状基体20上的捕获物为羊抗大肠杆菌O157：H7抗体(KPL公司)，捕获物连接在多孔道网状基体20上形成了抗体捕获筛。抗体捕获筛的制备包括如下步骤：
(1)取5微升Traut’s reagent溶液(7μM)，50ug/ml的抗体，75微升PBS-EDTA(2.5毫摩尔，pH8.0)并将三者混合，在室温下孵育一小时。
(2)将步骤(1)中孵育后的溶液滴加至多孔道网状基体20上，在室温下孵育一小时，形成抗体捕获筛。
(3)向抗体捕获筛上加入1毫升PBS溶液润洗后，吸去残余溶液。
(4)重复步骤(3)。
(5)向抗体捕获筛上加入1毫升2％BSA溶液(占BSA溶液总质量2％的BSA以及占BSA溶液总质量98％的PBS溶液)，然后在室温下孵育30分钟。
(6)将抗体捕获筛安装固定在主体的腔体内。
应用上述的富集筛选机构捕获大肠杆菌(O157:H7，由北京301医院提供)，包括如下步骤：
(1)将大肠杆菌菌株加入吖啶橙(国药集团化学试剂有限公司)，吖啶橙最终浓度5ug/ml。取0.5mL浓度为10cfu/mL的大肠杆菌悬浮液分别注入富集筛选机构中；
(2)使0.5mL的大肠杆菌悬浮液流经富集筛选机构的入口11，速度为7.8×10-5m/s，悬浮液依次流过10层抗体捕获筛上，以使大肠杆菌结合在抗体捕获筛上；
(3)加入0.5毫升PBS溶液，以100微升每分钟的速度清洗抗体捕获筛，去除未结合的杂物、细胞或分子；
(4)使用带CCD图像传感器的荧光显微镜对抗体捕获筛进行荧光信号记录分析，根据公式捕获率＝100％*(原液细菌数-冲洗液细菌数)/原液细菌数，计算出大肠杆菌的捕获效率为98.2％。
实施例15
一种富集筛选机构，其中多个多孔道网状基体20的角度旋转参数为[0:36:324]，即下层多孔道网状基体20相对于上层多孔道网状基体20旋转的角度为36°，多孔道网状基体20总共有10个。
相邻多孔道网状基体20的间距为1mm，网线23的厚度为22μm、粗度为22μm，筛孔22的横截面呈正方形，筛孔22的横截面积为54×54μm2。
每个多孔道网状基体20上的捕获物为适配体(序列：5’-biotin-TTAGCAAAGTAGCGTGCACTT-3’，生工生物工程公司提供)，将捕获物通过生物素-亲和素作用连接在多孔道网状基体20上形成了适配体捕获筛。该捕获筛的制备包括如下步骤：
(1)多孔道网状基体使用试剂进行表面修饰，得到biotin修饰的多孔道网状基体；
(2)配制10mM的链霉素溶液，调节pH至8.0，用pH7.4的PBS缓冲液清洗biotin修饰过的多孔道网状基体3-5遍，加入配制好的链霉素溶液200μL，在37℃摇床过夜结合；
(3)在链霉素包被的多孔道网状基体中加入pH8.0的0.5M巯基乙醇(MCH)200μL，37℃摇床结合6小时，封闭未偶合基团，提高适配体筛选的特异性。将未结合到捕获筛上的巯基乙醇用pH7.4的PBS缓冲液清洗，得到偶联有链霉素的亲和筛。
(4)向偶联有链霉素的亲和筛中加入0.6umol/L的适配体，混匀后孵育15min，得到适配体捕获筛；
(5)采用Tris-HCL重复冲洗适配体捕获筛3遍，将适配体捕获筛安装固定在主体的腔体内。
应用上述的富集筛选机构捕获大肠杆菌(O157:H7，由北京301医院提供)，包括如下步骤：
(1)将大肠杆菌菌株加入吖啶橙获得大肠杆菌悬浮液，吖啶橙最终浓度5ug/ml。取0.5mL浓度为10cfu/mL的大肠杆菌悬浮液注入富集筛选机构中；
(2)使0.5mL的大肠杆菌悬浮液流经富集筛选机构的入口11，速度为7.8×10-5m/s，悬浮液依次流过10层适配体捕获筛，以使大肠杆菌结合在适配体捕获筛上；
(3)加入0.5毫升PBS溶液，以100微升每分钟的速度清洗适配体捕获筛，去除未结合的杂物、细胞或分子；
(4)使用带CCD图像传感器的荧光显微镜对抗体捕获筛进行荧光信号记录分析，根据公式捕获率＝100％*(原液细菌数-冲洗液细菌数)/原液细菌数，计算出大肠杆菌的捕获效率为98.7％。
如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。

Claims (19)

1.一种用于从样本中富集筛选目标物的装置，包括多个平行设置的多孔道网状基体(20)，所述的多孔道网状基体(20)包括由多条相互交叉设置的网线(23)形成的网状基体、由所述的多条相互交叉设置的网线(23)形成的多个筛孔(22)、形成在所述的网状基体上的捕获层，所述的捕获层包括能够与目标物(3)特异性结合的捕获物(21)，其特征在于：相邻两层所述的多孔道网状基体(20)的筛孔(22)部分错开设置。
2.根据权利要求1所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：相邻两层所述的多孔道网状基体(20)中下层多孔道网状基体(20)相对上层多孔道网状基体(20)旋转5～180°。
3.根据权利要求2所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：相邻两层所述的多孔道网状基体(20)中下层多孔道网状基体(20)相对上层多孔道网状基体(20)旋转10～90°。
4.根据权利要求1所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：每个所述的多孔道网状基体(20)相对上层多孔道网状基体(20)的旋转方向一致。
5.根据权利要求1或4所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：每个所述的多孔道网状基体(20)相对上层多孔道网状基体(20)的旋转角度相同。
6.根据权利要求1所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：所述的网线(23)的粗度为10μm～500μm；和/或，厚度为10μm～500μm。
7.根据权利要求6所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：所述的网线(23)的粗度为20μm～200μm；和/或，厚度为20μm～200μm。
8.根据权利要求1所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：所述的筛孔(22)的横截面面积为10～6000μm2。
9.根据权利要求8所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：所述的筛孔(22)的横截面面积为20～3000μm2。
10.根据权利要求1所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：相邻两层所述的多孔道网状基体(20)的间距为0.1～10mm。
11.根据权利要求1所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：所述的多孔道网状基体(20)的个数为2～30个。
12.根据权利要求1所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：所述的多孔道网状基体(20)的个数为3～15个。
13.根据权利要求1所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：所述的多孔道网状基体的个数为5～12个，网线的粗度为20μm～50μm，厚度为20μm～50μm，筛孔的横截面面积为700～3000μm2，相邻两层多孔道网状基体的间距为0.5～3mm。
14.根据权利要求1所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：所述的筛孔(22)的横截面的形状为正方形、长方形、三角形、多边形、圆形、平行四边形、梯形中的一种或多种。
15.根据权利要求1所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：至少两层所述的多孔道网状基体(20)上的捕获物(21)不同。
16.根据权利要求15所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：每层所述的多孔道网状基体(20)上的捕获物(21)不同。
17.根据权利要求15所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：至少两层所述的多孔道网状基体(20)上的捕获物(21)分别与同一种目标物(3)特异性结合；或者，所述的多个多孔道网状基体(20)中的至少一个多孔道网状基体(20)的捕获物(21)与一种目标物(3)特异性结合，至少另一个多孔道网状基体(20)的捕获物(21)与另一种目标物(3)特异性结合。
18.根据权利要求1至4、6至17中任一项所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：所述目标物包括选自细胞、细菌以及生物分子中的一种或多种，所述的捕获物(21)包括选自抗体、噬菌体、核酸适配体中的一种或多种。
19.根据权利要求18所述的用于从样本中富集筛选目标物的装置，其特征在于：所述目标物包括选自EpCAM、EphB4、EGFR、HER2、HER-2/neu、MUC-1、叶酸受体、AFP、CEA、Cyfra21-1、TPA、TPS、NMP22、β2-MG、甲状腺球蛋白、铁蛋白、CA19-9、CA125、CA50、CA72-4、CA242、CA15-3、SCC、LDH、NSE、PSA、ER、孕激素受体、HCG、β-hCG、催乳素、ACTH、降钙素、DHEA-S、皮质醇、醛固酮、uPA/PAI-1、5-羟色胺、5-羟吲哚乙酸、HGH、FSH、LH、TSH、副蛋白、胸腺嘧啶激酶、新蝶呤、SEA、蛋白S-100、M2-PK、嗜铬粒蛋白A、骨特异性碱性磷酸酶、脱氧吡啶啉、CASA、肾上腺素类物质、儿茶酚胺、高香草酸、肾上腺素类、香草扁桃酸、f-PSA、PCA3、AFP、胎盘碱性磷酸酶、降钙素、胃泌素、TSA、AFU、γGT、ALP、CA549、PAP、本-周蛋白、以及各种细菌中的一种或多种。
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