[發(fā)明專利]一種富集細(xì)胞的微流控芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911083164.4
• 申請(qǐng)日: 2019-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN112774743B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許諾;王一凡;王忠晶;劉立濱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京機(jī)械設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): B01L3/00
• 分類號(hào): B01L3/00
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

本發(fā)明提供一種富集細(xì)胞的微流控芯片，該芯片包括下層芯片1、中層芯片2和上層芯片3；下層芯片1包括經(jīng)通道依次連接的洗脫模塊105、緩沖模塊106、特異性結(jié)合模塊107和富集模塊108；洗脫模塊105和緩沖模塊106間設(shè)有阻水透氣膜104；洗脫模塊105設(shè)有豎向緩沖液入口101；特異性結(jié)合模塊107和富集模塊108間的通道上設(shè)有特異性磁性粒子溶液入口103；中層芯片包括過濾模塊201和與阻水透氣膜104對(duì)應(yīng)設(shè)置的空腔區(qū)域202。本發(fā)明利用多通路技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高通量的同時(shí)又兼容了后續(xù)芯片模塊的流量限制，減少各模塊連接的樣本損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微流控芯片以及醫(yī)療檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種微流控芯片及利用其捕獲循環(huán)腫瘤細(xì)胞的方法。

背景技術(shù)

外周血中存在的循環(huán)腫瘤細(xì)胞circulating tumor cell，CTC及循環(huán)腫瘤微栓circulating tumor microemboli，CTM被認(rèn)為是腫瘤轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的重要原因和標(biāo)志物。其存在既代表了原發(fā)灶腫瘤的侵襲能力，也預(yù)示了在遠(yuǎn)端形成轉(zhuǎn)移灶的可能性。因此，對(duì)單位體積內(nèi)血液中CTC及CTM數(shù)量的精確檢測(cè)，可為早期篩查癌癥提供重要依據(jù)；為腫瘤患者病情發(fā)展提供動(dòng)態(tài)監(jiān)控及預(yù)后依據(jù)；同時(shí)，也是腫瘤細(xì)胞致病機(jī)制及耐藥機(jī)制研究的窗口。與外周血中存在的其他正常血細(xì)胞比，單位體積內(nèi)的CTC及CTM的數(shù)量極為稀少，比例約為1：10⁹，因此對(duì)目標(biāo)細(xì)胞的精確篩選、富集及釋放是實(shí)現(xiàn)可靠檢測(cè)的前提條件。換而言之，對(duì)目標(biāo)細(xì)胞的捕捉率以及釋放率是影響CTC及CTM的重要指標(biāo)。

現(xiàn)有的對(duì)CTC細(xì)胞的富集方法一般分為下述兩個(gè)步驟，根據(jù)CTC與全血中其他細(xì)胞的物理性差異，進(jìn)行物理篩選，以初步富集樣本中的CTC細(xì)胞，提高其在樣本中的濃度；二是利用樣本中不同細(xì)胞表面抗原的特異性表達(dá)，用正向或負(fù)向富集的方法進(jìn)一步富集和捕獲對(duì)CTC的。以上兩種步驟不分先后，可以獨(dú)立或組合實(shí)現(xiàn)，且技術(shù)途徑多種多樣。如步驟一可以利用鞘流、確定性側(cè)向位移以及濾膜等物理手段實(shí)現(xiàn)，步驟二是通過免疫磁性粒子或特異性生物分子探針等生化方式實(shí)現(xiàn)。但上述方法也存在著技術(shù)上的瓶頸，如通量低、操作流程中易出現(xiàn)損失、試劑消耗量大、成本高等。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供了一種基于微流控技術(shù)的技術(shù)方案，將物理篩選和特異性磁性粒子捕捉富集這兩種手段集成于芯片，實(shí)現(xiàn)全芯片上的稀有細(xì)胞富集結(jié)構(gòu)和方法，其中利用多通路技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)高通量的同時(shí)又兼容了后續(xù)芯片模塊的流量限制，減少各模塊連接的樣本損失。通過控制永磁鐵形狀以及擺放方式，在流道特定位置形成高梯度分布的特異性磁性粒子區(qū)，來(lái)提高與目標(biāo)細(xì)胞的結(jié)合效率，同時(shí)有效減低了試劑消耗量。而該芯片通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效降低了芯片中閥門等模塊的使用頻率，簡(jiǎn)化芯片結(jié)構(gòu)，從而降低芯片制備成本、提高芯片可靠性以及操作流程的簡(jiǎn)化，易于與自動(dòng)化流程裝置相兼容。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供的一種富集細(xì)胞的微流控芯片包括下層芯片1、中層芯片2和上層芯片3；其改進(jìn)之處在于，

下層芯片1包含經(jīng)通道依次連接的洗脫模塊105、緩沖模塊106、特異性結(jié)合模塊107和富集模塊108；洗脫模塊105和緩沖模塊106間設(shè)有阻水透氣膜104；洗脫模塊105設(shè)有豎向緩沖液入口101；特異性結(jié)合模塊107和富集模塊108間的通道上設(shè)有特異性磁性粒子溶液入口103；

中層芯片包括過濾模塊201和與阻水透氣膜104對(duì)應(yīng)設(shè)置的空腔區(qū)域202；

上層芯片3設(shè)有樣品豎向入口301，和排氣口302；該排氣口與阻水透氣膜104和空腔區(qū)域202一道共同構(gòu)成氣栓去除通路。

其中，所述特異性結(jié)合模塊107的磁場(chǎng)發(fā)生結(jié)構(gòu)包括：位于所述下層芯片1中特異性結(jié)合模塊107下方的下磁鐵和位于所述下層芯片1中特異性結(jié)合模塊107上方且與所述下磁鐵對(duì)應(yīng)設(shè)置的上磁鐵；

所述富集模塊108的磁場(chǎng)發(fā)生結(jié)構(gòu)包括：位于所述下層芯片1中富集模塊108下方的分離磁鐵；