[發明專利]一種在微流控芯片上實現全自動分選循環腫瘤細胞的裝置及其方法

有效

• 申請號: 201410336948.4
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104140926A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 王琪;宋永欣;李夢琪
• 申請（專利權）人: 大連醫科大學附屬第二醫院;大連海事大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/42;C12M1/34;C12N5/09
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 楊威;李洪福

技術領域

本發明涉及顆粒分選領域，具體的說是涉及一種在微流控芯片上從全血中進行全自動分選循環腫瘤細胞的裝置及方法。?

背景技術

在生物、醫學等領域，經常需要從較為復雜的樣品中，分選出特定的目標細胞。如檢測、分選并計數癌癥患者血液中的循環腫瘤細胞(CTC，circulating?tumor?cell)的個數在在癌癥診斷與治療中顯得愈發重要。?

傳統的從全血中分選循環腫瘤細胞方法主要有密度梯度離心分離和免疫磁珠法，目前應用最廣的是免疫磁珠法。離心分離方法需要的樣品量都較大，而且耗時很長，需要利用尺寸較大的設備；免疫磁珠法必須先了解待測癌細胞的分子特征，設計出攜帶針對性抗體的免疫磁珠，因此不能適應于所有癌細胞的檢測；并且對于不了解的癌細胞、或者不攜帶通用抗原的癌細胞，基于癌細胞抗原特征的免疫磁珠技術則無法發揮作用。?

微流控芯片被喻為21世紀生命科學的支撐技術，是便攜式生化分析儀器的技術核心。該技術是通過構建微尺度的通道，將生物和化學等領域所涉及的樣品制備、生物與化學反應分離與檢測等基本操作單元集成到一塊幾平方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化學反應過程，能夠在短時間內分析大量的生物分子，準確獲取樣品中的大量信息，信息量是傳統檢測手段的成百上千倍。?

在微流控芯片上對血液樣品中的循環腫瘤細胞進行分選已有一些研究的報道，如利用介電泳、流體動力、基于免疫磁珠和熒光分選法等。但該方法都存在不同程度的不足，如直流介電泳的方法需要施加較高的電場強度，極容易造成細胞裂解；流體動力學的方法需要精確控制各個壓力，并且僅能有效工作很短的一段時間，在此之后，還需要利用顯微鏡進行液面調整；而熒光分選的方法需要對細胞進行熒光標記，并且需要搭建復雜的光學檢測系統。?

發明內容

鑒于已有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種全自動分選循環腫瘤細胞的裝置及方法，本發明基于循環腫瘤細胞和血細胞體積上的差異，在微流?控芯片上采用庫爾特檢測和電磁微閥聯合法，通過電滲驅動樣品通過檢測區，當檢測到尺寸較大的循環腫瘤細胞時，檢測系統自動控制電磁微閥動作，將循環腫瘤細胞分選至目標通道，從而實現對樣品中循環腫瘤細胞的全自動檢測、計數和分選。?

一種在微流控芯片上實現全自動分選循環腫瘤細胞的裝置，其特征在于：?

包括PDMS微流控芯片、與PDMS微流控芯片封接為一體的玻璃底片、直流電源、電壓信號放大電路以及電磁微閥結構；?

所述PDMS微流控芯片包括儲液孔A至儲液孔F、檢測通道、用于電滲輸運細胞的主通道、分別與主通道連通，用于改變主通道內樣品的流動寬度，使樣品中的待檢細胞依次通過檢測通道的第一聚焦通道和第二聚焦通道、用于為收集其它血細胞提供通道的樣品出口通道、用于為收集循環腫瘤細胞提供通道的目標細胞收集通道、用于為裝置實現分選提供驅動力通道的電磁分選通道；所述電磁分選通道、樣品出口通道和目標細胞收集通道均通過檢測通道與主通道連通；所述儲液孔A與主通道連通，儲液孔B與第一聚焦通道連通，儲液孔C與第二聚焦通道連通，儲液孔D與目標細胞收集通道連通，儲液孔E與電磁分選通道連通，儲液孔F與樣品出口通道連通；?

在上述儲液孔A至儲液孔F中均插入鉑電極，其中儲液孔A、儲液孔B和儲液孔C中的鉑電極均與直流電源的正極相連；儲液孔D、儲液孔F中的鉑電極均通過一個電阻R與直流電源負極相連，該電阻R兩端通過導線連接至電壓信號放大電路的輸入端，電壓信號放大電路的輸出端連接至NI采集卡輸入端，NI采集卡輸出端連至處理終端；NI采集卡輸出端與一電磁繼電器輸入控制端相連，電磁繼電器一端和直流電源的負極相連，另一端通過電磁微閥結構和直流電源正極相連；當循環腫瘤細胞通過檢測通道時，電阻R兩端電壓會發生改變，該變化的電壓信號會被電壓信號放大電路檢測到；電壓信號放大電路將該電壓信號放大后送至NI采集卡和處理終端，處理終端通過NI采集卡發出相應的電壓信號，使電磁繼電器閉合，從而使電磁微閥結構在電磁場作用下，壓迫電磁微閥結構下方PDMS層發生形變，使儲液孔E排出一部分液體，推動循環腫瘤細胞流入目標細胞收集通道中；?

當分選時間達到電磁繼電器預設動作時間后，電磁繼電器斷開，從而使電磁微閥結構斷電，樣品恢復進入樣品出口通道及儲液孔F中，從而實現循環腫瘤細胞的全自動分選。?