[发明专利]用于分选的微流控芯片及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，具体涉及一种用于分选的微流控芯片、微流控芯片装置、微流控芯片试剂盒、以及分选目标物的分选方法。

背景技术

微流控芯片技术又称芯片实验室(lab-on-a-chip)，是20世纪90年代由瑞士研究人员提出的一种利用微机械加工技术，将生物化学反应中所涉及的分离、采样、反应和检测等基本步骤集成到面积约几平方厘米的芯片上并实现全程精确控制。芯片内部的微通道形成可控的微流体网络，可以用于取代常规的生化检测，并以其微型化、集成化、高通量和高精度的特征在医学和生命科学领域显示出巨大的发展潜力和应用价值。

用于CTCs(循环肿瘤细胞)分选的微流控芯片根据原理主要分为：(1)基于细胞生物物理特征的微流控芯片(2)基于细胞亲和力-微色谱技术的微流控芯片(3)基于免疫磁性分选技术的微流控芯片。

结合免疫磁性分离技术的CTCs分选微流控芯片，是利用表面偶联特异性抗-肿瘤标记分子抗体的免疫磁珠来捕获表达相应抗原的细胞，然后在外加电磁铁或永磁铁的作用下将磁珠-细胞复合体滞留在微流控芯片通道中的磁场中，达到目标细胞与磁珠未标记细胞分选的目的。与传统的富集和检测方法相比，该类微流控芯片可以实现少量血液(1毫升)中CTCs的单步骤连续分离，具有高灵敏度、高特异度和高通量特点，捕获的CTCs可保持完整的形态学特征和较高的细胞活力。

2010年Saliba等设计了一种免疫磁珠微流控芯片，这种芯片利用油墨印记的方法在聚二甲基硅氧烷材质的芯片内接种呈等边六边形分布的氧化铁磁性物质斑点，在外加磁场的条件下，当结合抗体的磁珠悬液首先通过芯片微通道时，外加的垂直芯片表面的磁场可以使磁珠自发地在斑点定位处开始堆积并形成顺磁场方向的垂直形状的磁微柱，再当血样流经微通道时，可以实现CTCs的捕获。但该类芯片制作工艺相对复杂，实验条件控制要求高，因此实验的可重复性还有待验证。2012年Kang等报道了一种基于双通道模式的磁分选微流控芯片，在两个并行微通道的同侧壁设有用于CTCs收集的小室，小室末端的外部放置永磁铁用于在微通道内产生足够强的磁场，当磁珠标记的肿瘤细胞流经微通道时，就会在磁场力的作用下发生垂直于流速方向的偏转，进入到侧壁的收集小室，从而实现CTCs的分选，然而，该芯片的主通道宽度有限，因而芯片流量和处理样本能力偏低。2011年Hoshino等设计了另一种基于免疫磁性分选技术的CTCs分选微流控芯片，该芯片仅包括一个高度为500微米的主通道，细胞分选区的长度和宽度均为20毫米，主通道的底部使用150微米厚度的盖玻片封闭，玻片的下方放置三块钕铁硼N42磁铁作为外加磁场，用于CTCs细胞的捕获。但是该芯片的主要缺点是，受磁场力而附着在盖玻片上的免疫磁珠标记肿瘤细胞仍受到较强的流体扰动、暴露在流体剪切应力之下，造成一部分已附着细胞的脱落和丢失。

因此开发一种制作简单，可操作性和可重复性好的，并且支持高流量的细胞分选的、能有效避免附着细胞脱落和丢失的微流控芯片是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于分选的微流控芯片、微流控芯片试剂盒、微流控芯片装置及其用途。

本发明第一方面提供了一种用于分选的微流控芯片，所述芯片包括：

用于流入待分选液体的芯片入口；

用于供待分选液体流动的主通道；以及

用于排出经分选后液体的芯片出口；

其中，所述的主通道包括位于芯片入口处的入口通道、位于芯片出口处的出口通道，以及位于所述入口通道和出口通道之间的捕获区通道，

并且所述的捕获区通道设有多个开口朝下的、收集待分选的目标物质的收集小室。

在另一优选例中，所述收集小室包括截面为圆形、近圆形、椭圆形、或正多边的凹坑。

在另一优选例中，在从芯片入口至捕获区通道方向，所述的入口通道的宽度是逐渐变大的。

在另一优选例中，在从捕获区通道至芯片出口方向，所述的出口通道的宽度是逐渐变小的。

在另一优选例中，所述的捕获区通道中，所述收集小室的开口与捕获区通道的下表面之间的距离为100-500μm，较佳地为300μm。

在另一优选例中，所述微流控芯片的材料包括聚合物、玻璃。

在另一优选例中，所述微流控芯片的材料选自下组：聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯、聚乙二醇、或其组合，优选为聚二甲基硅氧烷。

在另一优选例中，所述收集小室为阵列分布。