[發明專利]一種腫瘤細胞高通量分選富集微流控芯片

有效

• 申請號: 201710227189.1
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN107058060B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 項楠;倪中華;朱志賢;張鑫杰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;B01L3/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

本發明公開了一種腫瘤細胞高通量分選富集微流控芯片，該芯片包含四個功能模塊，分別是上導流模塊（1）、流量調節模塊（2）、高通量慣性分選富集模塊（3）和下導流模塊（4），上導流模塊（1）將生理鹽水和血液導向目標位置，流量調節模塊（2）提供了腫瘤細胞與血細胞分選所需的流量，高通量分選富集模塊（3）通過集成多個慣性分選流道提高分選速度，下導流模塊（4）將血細胞和腫瘤細胞收集到不同出口，本芯片具有流量自動控制、腫瘤細胞分選和富集功能，無需其他輔助設備，實現了血液中循環腫瘤細胞的低成本、高通量分選（>1mL/min），在癌癥診斷和預后評估等方面具有重要價值和商業前景。

技術領域

本發明屬于藥物傳輸系統、生物醫療診斷、集成微芯片實驗技術領域，涉及一種腫瘤細胞高通量分選富集微流控芯片，具體地說，是一種集成流量控制、癌細胞分選富集功能的微流控芯片技術。

背景技術

癌癥，亦稱惡性腫瘤，是由控制細胞生長增殖機制失常而引起的疾病。惡性腫瘤生長速度快，并且會破壞人體正常的組織與器官，最終造成患者死亡。隨著人們生活習慣和生存環境的改變，目前癌癥的狀況更加嚴峻，已成為影響世界公共衛生健康最主要的問題?，F代醫學發現，在癌癥復發轉移早期，腫瘤細胞會從原始腫瘤灶脫落進入外周血。外周血中的腫瘤細胞（亦稱循環腫瘤細胞）常被用于預測癌癥患者的生存期，也可用于指導癌癥診斷和預后評估，為研制抗癌藥物提供思路。因此，能夠從外周血中快速高效地獲得腫瘤細胞將對癌癥診治具有非常重要的意義。

然而截至目前，僅有美國強生公司的CellSearch系統是經過美國食品藥品監督管理局批準的用于檢測循環腫瘤細胞的儀器。該系統采用免疫磁珠標記和熒光染色的方式來捕獲和檢測腫瘤細胞，因此被捕獲的腫瘤細胞已失去生物活性，而不能用于后續的抗藥性檢測等。此外，CellSearch系統檢測費用極高，約5000元/次，因此，研發一種采用非生化標記方法的腫瘤細胞高通量分選富集微流控芯片對癌癥的早期診斷、預后評估和抗癌藥物開發具有重要的價值。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種腫瘤細胞高通量分選富集微流控芯片，能夠解決血液中循環腫瘤細胞密度低（1mL血液中僅1-100個）、檢測難度大等問題，實現血液中腫瘤細胞和血細胞高效、快速地分離。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種腫瘤細胞高通量分選富集微流控芯片，包括自上而下、依次堆疊的四個功能模塊，其分別是：上導流模塊、流量調節模塊、高通量慣性分選富集模塊和下導流模塊；

所述上導流模塊上設置有生理鹽水入口、生理鹽水流道、生理鹽水出口、血液入口、血液流道和血液出口；所述生理鹽水入口與裝有生理鹽水的離心管相連；所述血液入口與裝有血液的離心管相連；使用時，生理鹽水與血液分別通過設置在上導流模塊上的生理鹽水入口和血液入口進入上導流模塊；生理鹽水和血液分別通過生理鹽水流道和血液流道導流至預設位置，并由生理鹽水出口和血液出口流出；

所述流量調節模塊上設置有生理鹽水入口、生理鹽水主流道、生理鹽水出口、生理鹽水流量控制流道、血液入口、血液主流道、血液出口、血液流量控制流道；所述上導流模塊上設置的生理鹽水出口和血液出口分別與流量調節模塊上設置的生理鹽水入口和血液入口相通；當生理鹽水流至生理鹽水主流道的中間位置時，生理鹽水流量控制流道起流量調節作用，其原理是：生理鹽水主流道與生理鹽水流量控制流道的流體壓力不同（流體壓力不同是由于流量調節閥的結構引起的，生理鹽水主流道的流體壓力從入口到出口由N逐漸衰減到0，生理鹽水流量控制流道的流體壓力始終等于入口壓力N，兩者在生理鹽水主流道中間被彈性薄膜隔開，故壓力分別為N/2和N，引起薄膜變形），引起生理鹽水主流道和生理鹽水流量控制流道之間的彈性薄膜變形；彈性薄膜通過擠壓生理鹽水主流道來調節流體流量；血液的流量調節原理與生理鹽水相同；