[发明专利]一种基于黏弹性聚焦技术的肿瘤细胞多级分选装置

说明书

本发明公开了一种基于黏弹性聚焦技术的肿瘤细胞多级分选装置，包括界面黏弹性分选流道，所述界面黏弹性分选流道的双侧支路和中间支路交汇于主流道，所述双侧支路的入口处设置样品入口，所述中间支路的入口处设置鞘液入口；所述主流道末端分裂为三个分支流道，两侧的正弦流阻流道末端设置有血细胞出口，中间的非对称方形突扩流道末端分裂成第四分支流道和第五分支流道，所述第四分支流道末端设置有残余白细胞出口，所述第五分支流道末端设置有肿瘤细胞出口。本发明充分利用界面黏弹性技术的优势，样品入口可直接通入纯血或者胸腔腹腔积液，突破传统惯性分选方法需要预处理的不足，鞘液入口使用透明质酸溶液，可有效提升黏弹性分选方法的通量。

技术领域

本发明属于多级分选微流控器件技术，具体涉及一种基于黏弹性聚焦技术的肿瘤细胞多级分选装置。

背景技术

循环肿瘤细胞(Circulating tumor cells,CTCs)作为进入人体外周循环血液的种子，在临床上被认为是肿瘤发生转移的早期征兆，检测血液中循环肿瘤细胞对癌症病情的早期诊断具有重要意义。检测循环肿瘤细胞，最大的挑战在于其数量极其稀少，通常情况下其对人体正常红细胞的比例仅约为1:109，或在1mL血液中仅有1-100个循环肿瘤细胞。而目前的循环肿瘤分离方法往往需要进行预处理，如对血液进行裂解或对循环肿瘤细胞进行标记，导致循环肿瘤细胞的丢失或损伤。因此，如何高效、准确地从未处理血液中移除背景血细胞，并捕获稀有循环肿瘤细胞是后续对其检测、分析的重要前提。兴起于20世纪90年代的微流控(Microfluidics)技术通过微米级流道精确操控微升、毫升级别样品。得益于其特征尺寸与细胞尺寸相匹配，这些微流控器件具有样品消耗量低、操控精度高的优势，在细胞分选应用方面潜力巨大。依据是否借助外力场，微流控细胞分选技术可大致分别被动分选技术和主动分选技术两大类，其中被动技术包括微结构过滤、场流及水力分选、仿生分选、惯性分选、确定性侧向位移分选、亲和性分选等；而主动分选技术包括磁分选、声分选、光分选、介电泳分选等。各主动分选方法虽然具备较高的分选精度，但通常情况下通量极低，且生成外场需要昂贵的硬件设备，成本高昂且操作繁琐。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种能够提升肿瘤细胞的通量，对肿瘤细胞进行高纯度分选的基于黏弹性聚焦技术的肿瘤细胞多级分选装置。

技术方案：本发明包括界面黏弹性分选流道，所述界面黏弹性分选流道的双侧支路和中间支路交汇于主流道，所述双侧支路的入口处设置有样品入口，所述中间支路的入口处设置有鞘液入口；所述主流道末端分裂为三个分支流道，两侧的正弦流阻流道末端设置有血细胞出口，中间的非对称方形突扩流道末端分裂成第四分支流道和第五分支流道，所述第四分支流道末端设置有残余白细胞出口，所述第五分支流道末端设置有肿瘤细胞出口。

所述主流道为方形螺旋流道，可以节省幅面。

所述方形螺旋流道的垂直截面呈宽度大于高度的矩形，能够使样品流和鞘液流在方形螺旋流道内形成剪切界面并有效对细胞粒子进行不同位置聚焦。

所述非对称方形突扩流道上设置有多个方形突扩腔，且相邻的两个方形突扩腔之间等距分布。

所述方形突扩腔的长度为所述非对称方形突扩流道截面宽度的4～8倍，且所述方形突扩腔的宽度为长度的1/3～1/2，这样使得不同大小的细胞粒子能够进行二次聚焦，且尺寸较大的细胞粒子流经后将向流道的偏中下侧壁面移动；而尺寸较小的细胞粒子流经后将在流道的中间位置聚焦，最终流入不同的分支进而实现细胞或者粒子的分离。

所述主流道在分裂成所述正弦流阻流道之前，先过渡为水平流道。

所述装置的制作材料为聚二甲基硅氧烷、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、玻璃、硅和石英中的一种。