[发明专利]用于对特异性细胞进行筛选的微流控芯片及细胞筛选方法

说明书

技术领域

本发明涉及细胞分析技术领域，具体涉及一种用于对特异性细胞进行筛选的微流控芯片及细胞筛选方法。

背景技术

分子生物学和临床研究表明，部分诊断为早期的癌症实际上已有远处转移，即肿瘤微转移，而常规影像学、组织学或细胞学方法难以发现。肿瘤微转移可通过血行及淋巴途径在全身组织和器官中形成微小转移病灶，而淋巴结转移发展最终也要进入血液循环中形成循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells，CTCs)，导致原发肿瘤转移的全身化倾向。CTCs的检测有助于早期发现肿瘤微转移、监测术后复发、评估疗效及预后或选择合适的个体化治疗。

在对肺癌发生机制不断深入认识以及分子生物学方法发展的基础上，CTCs 的检测方法也有了较大的进展。免疫磁珠法、反转录多聚酶链式反应(RT-PCR，Reverse Transcriptase-Polymerase Chain Reaction)及流式细胞分析技术(Flow Cytometry，FCM)是目前常用的检测恶性肿瘤患者血液和骨髓液中隐匿肿瘤细胞的方法。免疫磁珠法利用免疫磁珠(一种人工合成的微米级含铁小微粒)的功能层的特点(功能层既可以结合生物分子，同时又能被磁力所吸引)，使免疫磁珠在磁力作用下发生力学移动，使复合物与其它物质分离，从而达到分离特异性抗原的目的；然而，免疫磁珠法的缺点是，磁珠密度过大，容易导致磁珠的聚集和沉降，而使富集效率降低，磁珠与细胞偶联后不易从细胞表面脱附，还常常夹杂非相关的细胞，从而影响分离的效果。RT-PCR检测法是通过设计肿瘤细胞标志性基因或靶RNA的特异性引物，通过对外周血样本进行RT-PCR来检测外周血是否含有肿瘤细胞；但是这种方法同时因受实验污染、非常规转录等限制，导致存在假阳性率过高的缺点而限制了其在外周血检测癌细胞中的应用。FCM法能将处在快速直线流动状态中的细胞或生物颗粒进行多参数的、快速的定量分析和分选，且研究发现FCM法检测外周血肿瘤细胞的敏感性为每1000个外周血淋巴细胞中可检测出一个肿瘤细胞，但由于流式细胞仪设备昂贵，且缺乏特异性抗原，因此也限制了该技术的推广。

另一方面，随着微纳加工技术的不断发展，基于微流控芯片的细胞筛选技术得到了广泛的关注和认可。微流控芯片的腔道结构可以任意设计，提高了细胞筛选的灵活性和可靠性，而腔道的尺寸与细胞大小相匹配，可更有效的分选细胞。目前，基于微流控筛选细胞的方法主要包括：

(1)介电电泳方法(DEP，Dielectrophoresis)法。其中，介电电泳指在空间非均一电场下的细胞，由于其相对于周边介质的诱导偶极距不同而产生的电迁移，从而受到介电力的作用。这种方法需要较强的电场，而电场引起的热效应有可能会对细胞造成损伤。

(2)水流动力学方法。这种方法通过特殊设计的通道结构可以改变流体的流场，可以用来进行层流混合、富集和筛选，利用流体引起的拽力，实现CTCs的分离。然而，水流动力学方法只适用于一定尺寸的细胞，并且容易堵塞腔道。

(3)光学方法。当光被细胞表面反射吸收以及发生折射时，它的传播方向会发生改变，动量也随之改变，根据动量守恒定律，细胞会获得光子损失的动量，进而表现为受到光的作用力，因此，利用光镊可有效分离CTCs。然而这种方法通常是适用于单个细胞，很难对大量细胞进行同时筛选，降低了细胞筛选的通量。

(4)声学方法。声波，作为一种机械波，携带动能和能量同样可对细胞进行分选。然而声学的方法缺少特异性，而CTCs的粒径大小与血液中细胞粒径存在混叠(如图1所示)，很难对CTCs细胞进行筛选。

综上所述，目前虽有多种方法可实现CTCs的筛选，但每种方法均存在一定的缺点与不足，直接影响了细胞筛选的效率和细胞的活性，难以达到对癌症转移的早期诊断。因此，还需要开发一种高效、准确、并行、无损伤的分选方法。

发明内容

本发明提供一种新的用于对特异性细胞进行筛选的微流控芯片及相关的筛选方法。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种用于对特异性细胞进行筛选的微流控芯片，包括基底和附着于所述基底上的腔道，还包括声波激励源；所述腔道包括中间通道、位于所述中间通道一端的用于供靶向微泡和含有特异性细胞的血液注入的入口和位于所述中间通道另一端的用于供分离出的特异性细胞和血细胞输出的出口；所述声波激励源位于基底上且位于所述中间通道的两侧，所述声波激励源包括沿所述中心通道并向出口方向延伸的两部分，其中靠近出口的第二部分对应的声波共振频率是远离出口的第一部分对应的声波共振频率的整数倍。