[發明專利]從血液中無標記分離循環腫瘤細胞的慣性聚焦微流控芯片

有效

• 申請號: 202010558731.3
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111763606B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 丁顯廷;阿依努爾·阿卜拉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;B01L3/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種從血液中無標記分離循環腫瘤細胞的慣性聚焦微流控芯片，慣性聚焦微流控芯片包括輸入端、之字形通道、多個具有自放大功能的直通道和輸出端，輸入端位于之字形通道的入口，之字形通道與具有自放大功能的直通道無縫連接，輸出端位于具有自放大功能的直通道的出口，之字形通道的直徑為0.03～0.05mm，具有自放大功能的直通道的直徑為0.8～1.65mm。樣品不需要復雜處理，通量高、速度快、分離率高，不需要外加工作場，不需要對細胞進行修飾(如孵育免疫磁珠)，而且流過芯片后的細胞活性不受影響，可以得到完整的細胞，分離后，細胞的活性不受影響，可以得到完整的細胞，為后期的研究提供有利的手段。

技術領域

本發明涉及從紅細胞裂解的血樣中中分離循環腫瘤細胞和白細胞領域，尤其涉及一種從血液中無標記分離循環腫瘤細胞的慣性聚焦微流控芯片。

背景技術

癌癥轉移是癌癥相關死亡率的主要原因，這與循環腫瘤細胞（CTC）相關。CTC是存在于血流中的極少數細胞（1-10 CTC/mL），從原發性或轉移性腫瘤中脫落并流入外周血流。血液中CTC的數量有助于預測癌癥的進展，可以用作癌癥監測，預后和診斷的“液體活檢”。盡管可以很容易地在外周血中以微創的方式獲得CTC，但由于血細胞中的低含量，很難獲得高純度的CTC，而純CTC對于進一步地生物學研究（例如癌細胞蛋白質分析）是必需的。因此，迫切需要能夠有效，準確地分離CTC的方法，以促進癌癥的診斷，預后和治療。

隨著微流體技術的不斷涌現和廣泛使用，許多研究人員投入了大量精力來開發更有效，更可靠的CTC分離系統，從使用免疫磁珠（例如CellSearch系統）到基于尺寸的微流體設備（例如，ClearCell?FX1系統）。用于分離CTC的方法主要基于生物學特性，例如特異性抗原表達和受體，或物理特性，例如腫瘤細胞的大小和可變形性。基于尺寸和可變形性的方法包括慣性聚焦，聲學，微流體濾波器，確定性側向位移（DLD），光學和介電電泳（DEP）。盡管基于CTC大小的進行分離地方法具有以無標記地方式實現分離的能力，但聲學，光學和介電電泳（DEP）只能在額外的力場下運行，并且需要更長的處理時間，而堵塞問題阻礙了DLD和微過濾技術在臨床重的廣泛應用。近來，包括整合多個基于細胞尺寸進行分離地芯片的微流體通道或將生物學特性和物理特性組合在芯片上以實現更好的分離效率的方法正在成為一種新趨勢，然而這使得操作過程變得復雜。對于要在臨床中使用的設備，需要考慮包括高捕獲效率，高細胞純度，高細胞生存力和短處理時間的參數。慣性聚焦微流體利用了微觀尺度的水動力學現象，由于在微流通道內不同大小的細胞、顆粒所受的慣性升力和DeanDrag力之間的力平衡，不同尺寸的細胞/顆?？梢员舜朔蛛x。因此，慣性聚焦微流體是實現CTCs連續，快速且無標記分離的有效且有吸引力的方法。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種新的SAIF微流控芯片，該芯片能夠實現基于大小，高通量，無標記的CTCs從血細胞分離。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是如何在不需要外加工作場的情況下快速、高通量的分離出循環腫瘤細胞。

為實現上述目的，本發明提供了一種慣性聚焦微流控芯片，包括輸入端、之字形通道、具有自放大功能的直通道和輸出端，輸入端位于之字形通道的入口，之字形通道與具有自放大功能的直通道的入口無縫連接，輸出端位于具有自放大功能的直通道的出口，之字形通道的直徑為0.03~0.05 mm，具有自放大功能的直通道的直徑為0.8~1.65 mm。

進一步地，多個具有自放大功能的直通道至少為兩個，第一直通道的直徑為0.8~0.85 mm，第二直通道的直徑為1.60~1.65 mm，第二直通道接近輸出端，第一直通道接近輸入端。

進一步地，輸入端有1個輸入管道，輸出端含有3個輸出管道，第一輸出管道與直通道位于同一水平線上，第二輸出管道和第三輸出管道分別與第一輸出管道有夾角。

進一步地，慣性聚焦微流控芯片所用的制作材料為聚二甲基硅氧烷。