面向細胞免疫治療對高純度、高活性免疫細胞精準分選的迫切需求，本項目顛覆性的提出微流控柔式細胞分選技術，微流控流式細胞分選儀相較于傳統(tǒng)流式分選儀具有革命性創(chuàng)新。自主研發(fā)聲波聚焦、液滴包裹、靜電分選三位一體集成化微流控芯片替代傳統(tǒng)流式分選核心模塊，研制微流控柔式細胞分選儀原理樣機，解決傳統(tǒng)流式分選細胞活性不足、氣溶膠污染等問題，可極大改善細胞活性，簡化設備結構組成，并在生物醫(yī)學研究、藥物開發(fā)、臨床診斷和細胞治療等領域開展示范性應用。

創(chuàng)新點主要包括：

1.自主設計消耗式全封閉微流控芯片確保了實驗時全程無菌，無氣溶膠生成，防止了交叉感染；

2.輕柔分選，分選后細胞活率高達98%以上；

3.分選時快、準、穩(wěn)，無內(nèi)部管路系統(tǒng)，安全放心，無后續(xù)維護成本。

技術原理與解決方案：

項目組基于聲流耦合和靜電感應原理，設計并制造了具有三維流體聚焦和單細胞定點分選功能的微流控式細胞分選儀，突破了聲表面波細胞聚焦、高頻細胞包裹、細胞精準分選等關鍵技術，單塊芯片可同時實現(xiàn)細胞聚焦、液滴生成與充電偏轉(zhuǎn)，軸流直徑可至10μm，油包水液滴發(fā)生結構液滴生成頻率高達20kHz，充電后液滴在電場中可穩(wěn)定偏轉(zhuǎn)至特定通道完成分選，純度高達99.38%，保障了細胞的高效準確分選，其全封閉式結構也保證了細胞的高活性。

圖1 細胞分選微流控芯片

配套地，項目組還研發(fā)了全自動免疫熒光/原位雜交染色儀與Al輔助熒光智能判讀算法，可同時對多類切片（細胞、組織、尿液）進行雜交、染色、孵育等全流程批量處理，完全替代手工作業(yè)，相關技術目前已在多家醫(yī)療機構試點應用。

圖2 全自動免疫熒光/原位雜交染色儀原理樣機

已搭建微流控柔式分選原理樣機一臺，目前正在華中科技大學附屬同濟醫(yī)院、武漢血液中心開展腫瘤干細胞、Car-T細胞、血細胞分選的應用探索。

細胞分選在生物醫(yī)學研究、藥物開發(fā)、臨床診斷和細胞治療等領域具有廣泛應用。隨著對個體化治療和細胞治療的需求增加，對特定細胞群體的準確分選變得越來越重要。本項目顛覆性的提出了微流控流式細胞分選儀，解決了傳統(tǒng)流式分選細胞活性不足、氣溶膠污染等問題，適合單細胞測序、細胞系開發(fā)、抗體開發(fā)、CRISPR編輯、T、B細胞單克隆、hiPS細胞單克隆挑選等應用場景。

發(fā)展規(guī)劃：

未來規(guī)劃將在前期研究基礎上對設備的分選效果、準確性、穩(wěn)定性、操作性、一致性等方面進一步優(yōu)化，實現(xiàn)技術從原理樣機到產(chǎn)品的重要轉(zhuǎn)化，在生物醫(yī)學研究、藥物開發(fā)、臨床診斷和細胞治療等領域開展示范性應用，為臨床診斷和病理分析提供新的手段，為細胞生物學研究提供先進的平臺。預期技術成熟度達到8級，申報二類醫(yī)療器械注冊證一項，并在生命科學研究機構、藥企等單位進行應用推廣。

知識產(chǎn)權：

該成果已申請多項中國發(fā)明專利。