基于側(cè)向磁泳的微流控芯片對(duì)兩種磁性納米球的同時(shí)分選

張作然, 張 利, 張志凌

(武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院, 武漢 430072)

磁分選與微流控芯片技術(shù)相結(jié)合在生化分析中應(yīng)用廣泛, 目前已被用于細(xì)胞[1～10]、 細(xì)菌[11～13]、 核酸[14,15]及外泌體[16,17]等的分選. 增強(qiáng)被分選目標(biāo)物受到的磁場(chǎng)力可縮短分選時(shí)間并提高分析通量. 借助微流控芯片平臺(tái), 目標(biāo)物受到的磁場(chǎng)力可通過以下方式來增強(qiáng): 使用電磁鐵替代常規(guī)永磁體, 可提供更強(qiáng)且可控的磁場(chǎng)[18,19], 但由于線圈會(huì)產(chǎn)生大量焦耳熱, 散熱問題較難解決; 另一種策略是在微通道附近整合鐵磁性微結(jié)構(gòu)[8,20]. 由于磁性物質(zhì)與緩沖相之間的相對(duì)磁導(dǎo)率相差很大[μr(Ni)≈200,μr(buffer)≈1], 施加外加磁場(chǎng)后, 鐵磁性微結(jié)構(gòu)局部可形成很高的磁場(chǎng)梯度. 其中, Ni帶微結(jié)構(gòu)已成功用于分選細(xì)胞[4,7,21]、 細(xì)菌[11]與RNA[14].

近年來, 隨著微流控技術(shù)的發(fā)展, 多種目標(biāo)物的磁分選受到廣泛關(guān)注. 目前, 已逐步實(shí)現(xiàn)多種靶細(xì)胞分選, 如Adams等[21]通過精細(xì)設(shè)計(jì)芯片, 實(shí)現(xiàn)了2種靶細(xì)胞的磁分選. Kang等[22]通過摻雜Mn, Fe及Co元素優(yōu)化磁性探針的磁響應(yīng)性, 并將其分別特異性修飾在不同細(xì)胞上, 實(shí)現(xiàn)了芯片上不同類別靶細(xì)胞的同時(shí)磁分選.

由于單個(gè)細(xì)胞可結(jié)合大量磁性探針, 不同靶細(xì)胞間的磁響應(yīng)性差異因磁性探針的增多而放大. 對(duì)于納米尺度的目標(biāo)物, 如蛋白質(zhì)、 核酸及外泌體等, 單個(gè)目標(biāo)物最多僅能結(jié)合一個(gè)磁性探針. 因此, 實(shí)現(xiàn)多種納米尺度目標(biāo)物分選的關(guān)鍵是在單顆粒水平上分選不同磁性的探針. 由于單個(gè)磁性探針之間的磁響應(yīng)性差異較小……