[发明专利]一种基于三角形微结构强化凹槽循环肿瘤细胞分选效果的芯片装置

说明书

本发明公开了一种基于三角形微结构强化凹槽循环肿瘤细胞分选效果的芯片装置，属于微流控技术领域。该装置由主体固体结构、入口、溶液主通道结构、对称捕获凹槽结构、三角形微结构、出口、和下底板组成，可以实现CTCs的分选，微结构的设计使主通道流体分岔、加速，从而使CTCs获得更大的惯性升力，更有利于其被凹槽捕获。该装置优化了传统矩形凹槽的微涡胞的形成条件，提供了更为容易的CTCs捕获条件，其结构简单，提高了实验的精确性，增加了实验方案的灵活性。本发明有利于进行高效率的CTCs分选，对人类肿瘤疾病的科学研究具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种新型的可用于循环肿瘤细胞分选实验的微通道结构装置。本发明属于微流控技术研究领域。

背景技术

随着精准医疗时代的到来，癌症诊治正向精准化、个性化、综合化方向发展。循环肿瘤细胞(CTCs，Circulating Tumor Cells)是因自发或诊疗操作从实体肿瘤病灶(原发灶、转移灶)脱落，存在于外周血中的各类肿瘤细胞的统称，通过“液体活检”技术进行循环肿瘤细胞检测是肿瘤早期诊断治疗的一种先进手段。

微流控技术(Microfluidics)是利用微米级通道操控或处理微小流体(纳升到皮升)的新型科学技术，因其具有精准化、微型化、可集成等突出优势被广泛研究应用于循环肿瘤细胞诊断领域。目前通过惯性微流控技术通过微凹槽芯片实现循环肿瘤细胞分选成为继流式细胞分选、免疫磁珠分选后新一代循环肿瘤细胞分选技术，其凭借特定微结构产生诱捕涡胞，利用细胞自身尺寸效应将目标细胞从非均一细胞溶液中分选出来，具有高通量、高效率、低成本等技术优势，已在肿瘤疾病检测领域等到实验验证，对肿瘤疾病早期诊断和术后评估等领域提供了突破方向。

发明内容

本发明目的是将血液中极稀少的循环肿瘤细胞(CTCs)分选出来。设计一种基于三角形微结构强化凹槽循环肿瘤细胞分选效果的芯片装置，该装置可以实现CTCs高效率、高纯度的捕获和收集，其操作简单，应用范围广，具有较高的科研和临床应用价值，其采用的技术方案如下：

一种基于三角形微结构强化凹槽循环肿瘤细胞分选效果的芯片装置，该芯片装置包括主体固体结构1、入口2、溶液主通道3、对称捕获凹槽结构4、三角形微结构5和出口6。

具体而言，入口2、溶液主通道3、对称捕获凹槽结构4、三角形微结构5和出口6为主体固体结构1上的凹槽或孔洞结构，且各凹槽或孔洞结构为芯片工作时流体流动区域；入口2和出口6处于溶液主通道3的两端位置，对称捕获凹槽结构4位于溶液主通道3上靠近出口6的位置，三角形微结构5位于溶液主通道3和对称捕获凹槽结构4的交界区域，位置约位于靠近出口6方向上对称捕获凹槽4内部1/4处，如图2所示。三角形微结构5的形状为等腰三角形，底边正对于出口6方向，且稍宽于溶液主通道3的宽度。与现有的没有三角形微结构5的凹槽结构相比，三角形微结构5会促进主通道内流体分离，使得三角形微结构附近流体加速，提高流体对CTCs惯性升力作用，促使其被捕获进微凹槽，且三角形微结构与受对称凹槽结构限制更易形成分离微涡胞，如图2所示，将CTCs捕获，使得捕获效率得到大幅提升，CTCs和普通血细胞的分离度更高。凹槽捕获结构4宽度范围设定在400微米，长度范围设定在800微米，高度设置在200微米，以充分利用凹槽内涡胞结构实现CTCs捕获，凹槽内用于捕获CTCs的涡胞结构如图2所示。

所述主体结构1放置在下底板7上，且主体结构1和下底板7均由聚二甲基硅氧烷制作，并通过氧离子上下键合固定，下底板7置于主体结构1底部，以支撑芯片主体结构并提供流动空间；

本发明总体工作过程如下：