(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210617495.7 (22)申请日 2022.06.01 (71)申请人 中国科学院上海微系统与信息技 术 研究所 地址 200050 上海市长 宁区长宁路865号 (72)发明人 罗源　邢晓星　赵建龙　王宁　 高文冰　 (74)专利代理 机构 上海智信专利代理有限公司 31002 专利代理师 余永莉 (51)Int.Cl. C12M 1/00(2006.01) C12M 1/12(2006.01) B01L 3/00(2006.01) C12Q 1/24(2006.01) (54)发明名称 一种应用于单细胞 组学分析的细胞-微珠配 对捕获方法 (57)摘要 本发明提供一种应用于单细胞组学分析的 细胞‑微珠配对捕获方法， 包括以下步骤： S1： 提 供一种微流控捕获装置， 包括可分离的颗粒捕获 层与衬底层， 颗粒捕获层中设置有若干捕获微结 构， 用于细胞 ‑微珠的一对一配对捕获； S2： 从入 口处通入细胞或微珠悬浊液， 逐步完成单个细 胞、 单个微珠的一对一配对捕获； S3： 继续从入口 处灌注可受控固化溶液， 根据溶液特性实现可受 控固化溶液的固化， 使每一个细胞 ‑微珠捕获单 元形成相 互隔绝的独立腔室； S4： 将衬底层与颗 粒捕获层分开， 形成敞口的细胞 ‑微珠捕获单元 阵列， 进行下一步的单细胞组学分析。 根据本发 明， 为单细胞组学分析提供了一种高通量、 高捕 获效率、 低成本、 低污染的细胞 ‑微珠配对捕获方 法。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 114874877 A 2022.08.09 CN 114874877 A 1.一种应用于单细胞组学分析的细胞 ‑微珠配对捕获方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1： 提供一种微流控捕获装置， 其包括可分离的颗粒捕获层与衬底层， 所述颗粒捕 获层 中设置有入口、 出口、 以及若干捕获微结构， 所述捕获微结构呈阵列式分布， 用于细胞 ‑微珠 的一对一配对捕获； S2： 从所述入口处通入细胞悬浊液或微珠悬浊液， 逐步完成单个细胞、 单个微珠在所述 捕获微结构中的一对一配对捕获， 从而形成由若干细胞 ‑微珠捕获单 元组成的阵列； S3： 继续从所述入口处灌注可受控固化溶液以替换所述颗粒捕 获层上的细胞悬浊液或 微珠悬浊液， 根据溶液特性在所述微流控捕获装置内实现所述可受控固化溶液 的固化， 使 每一个细胞 ‑微珠捕获单 元形成相互隔绝的独立腔室； S4： 将所述衬底层与所述颗粒捕获层分开， 从而形成敞口的细胞 ‑微珠捕获单元阵列， 被捕获的细胞 ‑微珠可进行下一步的单细胞组学分析。 2.根据权利要求1所述的细胞 ‑微珠配对捕 获方法， 其特征在于， 步骤S2中， 细胞和微珠 的捕获方法包括流体动力学方法、 外加物理场捕获方法， 所述外加物理场包括： 光、 声、 磁、 电中的任意 一种。 3.根据权利要求1所述的细胞 ‑微珠配对捕 获方法， 其特征在于， 步骤S3 中， 所述可受控 固化溶液包括光敏水凝胶、 热 敏水凝胶。 4.根据权利要求1所述的细胞 ‑微珠配对捕 获方法， 其特征在于， 步骤S4中， 所述下一步 的单细胞组学分析包括： 单细胞基因组测序、 单细胞转录组测序、 单细胞全转录组测序、 单 细胞基因 组与转录组平行测序。 5.根据权利要求1所述的细胞 ‑微珠配对捕 获方法， 其特征在于， 所述细胞 ‑微珠配对捕 获方法可用于不同尺寸的细胞和微珠、 细胞与细胞、 微珠与微珠的捕获。 6.根据权利要求1所述的细胞 ‑微珠配对捕获方法， 其特征在于， 所述衬底层的材料包 括： 玻璃， P DMS， 有机玻璃。 7.根据权利要求1所述的细胞 ‑微珠配对捕 获方法， 其特征在于， 步骤S1中， 提供一种微 流控捕获装置， 所述颗粒捕获层 包括： 流入区、 捕获区、 流出区， 所述流入区包括依次连接的 入口、 分流道、 预过滤器， 所述捕获区包括阵列式分布的捕获微结构， 每个捕获微结构由数 个微柱组成， 所述数个微柱在内部 围成一个捕获腔， 其中两个微柱之间构成一个微结构入 口， 另外两个微柱之 间构成一个微结构出口， 通过应用流体动力学方法即可实现细胞 ‑微珠 的一对一配对捕获。 8.根据权利要求7所述的细胞 ‑微珠配对捕获方法， 其特征在于， 用于构成微结构入口 的其中一个微柱采用可发生形变的薄膜结构， 在中等流量下经过滤后的细胞或微珠进入捕 获区， 所述薄膜结构保持形状不变， 一个单细胞捕获微结构捕获到一个细胞或微珠， 然后将 流量提高， 所述薄膜结构发生形变， 所述微结构入口尺寸变大， 所述捕获到的一个细胞或微 珠得以释放和储 存在所述捕获腔中。 9.根据权利要求3所述的细胞 ‑微珠配对捕获方法， 其特征在于， 所述可受控固化溶液 为光敏水凝胶时， 当细胞 ‑微珠配对捕获完成后， 从所述微流控捕获装置的入口处通入光敏 水凝胶， 翻转所述微流控捕获装置， 使所述衬底层朝上， 紫外光经掩模版照射至颗粒捕获 层， 光敏水凝胶发生选择性固化， 形成独立腔室， 去掉衬底层， 则形成敞口的细胞 ‑微珠捕获权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114874877 A 2单元阵列。 10.根据权利要求1所述的细胞 ‑微珠配对捕 获方法， 其特征在于， 所述微流控捕获装置 的制备方法如下： 1)光刻掩膜版设计与制作： 绘制微流控装置设计 图， 使用高精度打印输出为多张掩膜 版， 每张掩膜版 具有透光和不透光的图案， 用以在曝光 步骤中形成图案； 2)光刻制备模具： 用光刻胶、 掩模板和紫外光进行微制造， 模具加工完成可重复可用， 依次包括： 清洗 硅片、 前烘、 曝光、 显影、 坚膜， SU ‑8模具制作完成； 3)倒模； 4)基底键合： 使用等离子清洗机将需要键合的器件表面和洁净的玻璃片进行等离子体 处理， 将洁净器件有流道结构的表面和玻璃片接触， 并轻 轻按压， 获得微 流控捕获装置 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114874877 A 3