[實用新型]一種用于腫瘤干細胞捕獲和釋放的微流控芯片

有效

• 申請號: 201521004784.1
• 申請日: 2015-12-07
• 公開（公告）號: CN205246680U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 徐濤;陳小梅
• 申請（專利權）人: 遼寧醫學院
• 主分類號: G01N35/00
• 分類號: G01N35/00
• 代理公司: 深圳華奇信諾專利代理事務所(普通合伙) 44328
• 代理人: 曲衛濤

技術領域

本實用新型屬于應用于生物醫學診斷研究領域，特別提供了一種用于腫瘤干細胞捕獲和釋放的微流控芯片。

背景技術

腫瘤干細胞是癌細胞中一小部分具有干細胞特性的癌細胞，具有自我更新能力、分化能力、增殖能力。在癌癥的發生、發展、遷移乃至耐藥性等方面起到至關重要的作用。因此，從癌細胞中捕獲得到這一小部分的腫瘤干細胞，具有重要的生物學、藥學和臨床醫學研究價值和臨床診斷、預后評估價值。

目前癌癥干細胞篩選方法較為單一。主要依靠流式細胞技術和免疫磁珠篩選技術。這些方法都有可能對細胞活性產生影響，對下游研究不利。只適用于大量細胞篩選，對于從少量樣本中獲得腫瘤干細胞生物信息則無能為力。并且這些設備儀器價格昂貴，操作繁瑣。

目前已有研究報道利用微流控芯片技術進行腫瘤干細胞篩選，但是這些方法也只適用于大量細胞篩選，在進行少量細胞篩選時，捕獲細胞效率低，純度低，不適合下游生物學研究。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種用于腫瘤干細胞捕獲和釋放的微流控芯片，該微流控芯片能夠實現從少量(1000個)到大量腫瘤細胞(10⁶-10⁸個)中，高效、高純度、可釋放地捕獲腫瘤干細胞，以克服現有技術不足。

本實用新型提供了一種用于腫瘤干細胞捕獲和釋放的微流控芯片，該微流控芯片由進樣口、廢液池、通道構成；進樣口通過通道與廢液池相連；通道中具有單向魚骨樣結構。

本實用新型提供的用于腫瘤干細胞捕獲和釋放的微流控芯片，所述通道的個數為8個。所述單向魚骨樣結構的長度從100微米到1000微米，單向魚骨樣結構與通道夾角從30度到60度，單向魚骨樣結構的深度從10微米到100微米。

本實用新型要解決的技術問題所采用的技術方案是這樣實現的：采用現有的軟蝕刻的方法制作具有單向魚骨結構的微流控芯片。利用海藻酸鈉材料對微流控芯片通道表面進行海藻酸鈉層修飾，然后利用氯化鈣進行固化。采用帶有四臂氨基的PEG對海藻酸鈣(固化的海藻酸鈉)層進行修飾，最后將抗體修飾在PEG層上。

在芯片通道結構上，本實用新型與最接近的現有技術所不同的必要特征是：芯片具有單向魚骨樣結構。在形狀和結構上，單向魚骨樣結構具有如下特征：在微流控芯片通道上表面或是下表面具有斜槽樣結構，由斜槽結構組成魚骨樣結構，在整個通道中按同一方向排列。

這種形狀和結構能夠實現細胞聚焦，使細胞在芯片中按一定軌跡進行運動。當腫瘤干細胞細胞與通道表面修飾的抗體發生特異識別作用時，腫瘤干細胞細胞能夠改變運動軌跡，進入流速較低的結構中，提高腫瘤干細胞捕獲效率。

在芯片通道表面修飾抗體上，本實用新型與最接近的現有技術所不同的必要特征是：分別進行海藻酸鈉、PEG和抗體修飾。海藻酸鈉經過氯化鈣固化后，形成固化的海藻酸鈣。使用鈣離子螯合劑能夠使海藻酸鈣溶解，因此以海藻酸鈉為基底材料修飾芯片通道后，能夠實現細胞釋放。采用四臂氨基修飾的PEG與海藻酸鈣(氯化鈣固化后的海藻酸鈉)的羧基進行反應，具有三方面功能：1.使得海藻酸鈣交聯程度更高，提高海藻酸鈣的穩定性，不易被其他鹽離子緩沖液溶解；2.降低海藻酸鈣非特異性吸附細胞；3.四臂氨基PEG能夠提供多余的氨基位點，有利于抗體蛋白的羧基與其反應，實現共價抗體修飾。采用三層修飾(海藻酸鈉層、四臂氨基PEG層以及抗體層)方法，可以將抗體完全暴露在表面，有利于抗體與細胞表面抗原發生識別作用。

本實用新型的高效、高純度、可釋放捕獲腫瘤干細胞的微流控芯片的有益效果是：與現有的腫瘤干細胞篩分技術相比，主要有如下幾個優點：

由于采用單向魚骨結構設計，細胞必須經過與通道表面作用，才能夠離開聚焦軌跡，進入斜槽進而被捕獲在斜槽中，因此經過兩次篩選實現細胞捕獲，從而提高細胞捕獲純度；

由于采用魚骨結構設計，斜槽結構提高細胞接觸表面積，能夠實現高效捕獲腫瘤干細胞；

由于采用海藻酸鈉作為基底材料進行修飾，能夠對捕獲的腫瘤干細胞實現釋放；

微流控芯片本身具有集成特點，當需要對大量腫瘤細胞進行篩選，從而捕獲更多的腫瘤干細胞時，可以增加微流控芯片通道的數量以及芯片的數量。

附圖說明

圖1微流控芯片示意圖，1-8指示芯片上八條主通道；a：進樣口；b：廢液池；