[发明专利]从血液中无标记分离循环肿瘤细胞的惯性聚焦微流控芯片

说明书

本发明公开了一种从血液中无标记分离循环肿瘤细胞的惯性聚焦微流控芯片，惯性聚焦微流控芯片包括输入端、之字形通道、多个具有自放大功能的直通道和输出端，输入端位于之字形通道的入口，之字形通道与具有自放大功能的直通道无缝连接，输出端位于具有自放大功能的直通道的出口，之字形通道的直径为0.03～0.05mm，具有自放大功能的直通道的直径为0.8～1.65mm。样品不需要复杂处理，通量高、速度快、分离率高，不需要外加工作场，不需要对细胞进行修饰(如孵育免疫磁珠)，而且流过芯片后的细胞活性不受影响，可以得到完整的细胞，分离后，细胞的活性不受影响，可以得到完整的细胞，为后期的研究提供有利的手段。

技术领域

本发明涉及从红细胞裂解的血样中中分离循环肿瘤细胞和白细胞领域，尤其涉及一种从血液中无标记分离循环肿瘤细胞的惯性聚焦微流控芯片。

背景技术

癌症转移是癌症相关死亡率的主要原因，这与循环肿瘤细胞（CTC）相关。CTC是存在于血流中的极少数细胞（1-10 CTC/mL），从原发性或转移性肿瘤中脱落并流入外周血流。血液中CTC的数量有助于预测癌症的进展，可以用作癌症监测，预后和诊断的“液体活检”。尽管可以很容易地在外周血中以微创的方式获得CTC，但由于血细胞中的低含量，很难获得高纯度的CTC，而纯CTC对于进一步地生物学研究（例如癌细胞蛋白质分析）是必需的。因此，迫切需要能够有效，准确地分离CTC的方法，以促进癌症的诊断，预后和治疗。

随着微流体技术的不断涌现和广泛使用，许多研究人员投入了大量精力来开发更有效，更可靠的CTC分离系统，从使用免疫磁珠（例如CellSearch系统）到基于尺寸的微流体设备（例如，ClearCell®FX1系统）。用于分离CTC的方法主要基于生物学特性，例如特异性抗原表达和受体，或物理特性，例如肿瘤细胞的大小和可变形性。基于尺寸和可变形性的方法包括惯性聚焦，声学，微流体滤波器，确定性侧向位移（DLD），光学和介电电泳（DEP）。尽管基于CTC大小的进行分离地方法具有以无标记地方式实现分离的能力，但声学，光学和介电电泳（DEP）只能在额外的力场下运行，并且需要更长的处理时间，而堵塞问题阻碍了DLD和微过滤技术在临床重的广泛应用。近来，包括整合多个基于细胞尺寸进行分离地芯片的微流体通道或将生物学特性和物理特性组合在芯片上以实现更好的分离效率的方法正在成为一种新趋势，然而这使得操作过程变得复杂。对于要在临床中使用的设备，需要考虑包括高捕获效率，高细胞纯度，高细胞生存力和短处理时间的参数。惯性聚焦微流体利用了微观尺度的水动力学现象，由于在微流通道内不同大小的细胞、颗粒所受的惯性升力和DeanDrag力之间的力平衡，不同尺寸的细胞/颗粒可以彼此分离。因此，惯性聚焦微流体是实现CTCs连续，快速且无标记分离的有效且有吸引力的方法。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新的SAIF微流控芯片，该芯片能够实现基于大小，高通量，无标记的CTCs从血细胞分离。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何在不需要外加工作场的情况下快速、高通量的分离出循环肿瘤细胞。

为实现上述目的，本发明提供了一种惯性聚焦微流控芯片，包括输入端、之字形通道、具有自放大功能的直通道和输出端，输入端位于之字形通道的入口，之字形通道与具有自放大功能的直通道的入口无缝连接，输出端位于具有自放大功能的直通道的出口，之字形通道的直径为0.03~0.05 mm，具有自放大功能的直通道的直径为0.8~1.65 mm。

进一步地，多个具有自放大功能的直通道至少为两个，第一直通道的直径为0.8~0.85 mm，第二直通道的直径为1.60~1.65 mm，第二直通道接近输出端，第一直通道接近输入端。

进一步地，输入端有1个输入管道，输出端含有3个输出管道，第一输出管道与直通道位于同一水平线上，第二输出管道和第三输出管道分别与第一输出管道有夹角。

进一步地，惯性聚焦微流控芯片所用的制作材料为聚二甲基硅氧烷。