[发明专利]枝状纳米管阵列的制备方法、识别肿瘤细胞的方法及用于捕获和原位调控癌细胞的微流装置

说明书

本发明属于医用癌细胞的检测技术领域，特别涉及一种纳米管阵列的制备方法、用枝状纳米管阵列来特异性识别循环肿瘤细胞的方法及通过纳米管阵列用于捕获和原位调控癌细胞的微流装置。所述微流装置，包括PDMS模块池，所述PDMS模块池包括细胞培养池和微流通道，所述枝状纳米管阵列的衬底膜用于分隔上层的细胞培养池和底层的微流通道；所述微流通道的两末端设有用于输送溶液的输入/输出口。本发明能够高效率和强特异性地捕获癌细胞，通过将特异性识别抗体分子修饰在枝状纳米管上，有效地从血液中捕获并分离出癌细胞，同时枝状纳米管对细胞具有优良的生物安全性，不影响癌细胞的正常功能。

技术领域

本发明属于医用癌细胞的检测技术领域，特别涉及枝状纳米管阵列的制备方法、用枝状纳米管阵列来特异性识别循环肿瘤细胞的方法及通过纳米管阵列用来捕获和原位调控癌细胞的微流装置。

背景技术

现有技术中，癌症是目前世界上威胁人类健康和生命的重大疾病之一。生物医学研究一直致力于揭示细胞癌变机理、开发癌症诊断技术和提出癌症防治方案，而开发新型的癌细胞的检测技术，并实现药物调控癌细胞的行为，对发展新型的精准化和个性化的肿瘤治疗方法具有非常重要的价值。

传统的肿瘤诊断手段主要有基于X射线、电子计算机断层扫描(简称CT)、正电子发射型计算机断层显像(简称PET)和磁共振(简称MRI)等技术的影像学、基于肿瘤标志物检测的血液学和基于组织活检切片的病理学方法。然而，这些常规手段面临着检测结果滞后，无法完成实时监测，特异性不足和取材困难等问题。

近些年来，生物学家发现在癌症转移过程中，肿瘤细胞会发生脱离进入到血液循环系统而转移到身体其他部位，通过直接取血并进行筛选，就能诊断出是否患有癌细胞，以及是否发生肿瘤转移。这种基于循环肿瘤细胞(circulating tumor cells，简称CTCs)检测的诊断手段，由于具有无创和实时等优点，可有效地应用于体外早期诊断，以及个体化治疗包括临床筛药、耐药性的检测，肿瘤复发的监测以及肿瘤新药物的开发等，真正做到全病程跟踪肿瘤的临床治疗过程，被认为是目前最具有创新性和转化潜力的肿瘤诊断方法。

目前常见的CTCs检测技术主要有免疫磁珠法、微孔膜过滤法和微流控芯片等，主要是利用肿瘤特殊的化学性质如细胞膜表面含有特异性识别分子，或物理性质如尺寸、可变形性、密度和介电常数等不同，将肿瘤细胞从血液样品中分离出来，达到富集效果。其中，微流控芯片技术，由于具有所需样品量小、成本低、对细胞损伤小、以及易于微型化等优点，越来越受到大家的关注。通过先进的微纳加工技术构建新型的微流控器件，有望发展成为快速简便、普适性的和多功能集成的临床CTCs芯片。哈佛大学的Tonor课题组通过软刻蚀技术设计出多排显微三角形柱子构成的集群芯片(Cluster-Chip)，这些柱子以每两个柱子把细胞引流到第三根柱子的顶端的方式排列。基于这种特殊阵列结构的微流控芯片，利用细胞群的物理性质，能够从未经过任何前处理的全血中高效地分理出CTC群。另外，将微流控芯片与其他CTCs检测技术联用，可大大改进器件的检测性能。例如，Tonor课题组又将CTC芯片与免疫磁珠分离技术串级联用，实现了高达97％的CTCs分离效率。外周血液样品首先通过硅纳米柱阵列完成第一级分离，然后在磁场作用下将磁珠标记的白细胞与未标记的CTC细胞分离出来。这种CTC芯片具有分离速度快，特异性强和效率高等优点，解决了使用单一的免疫磁珠分离技术时遇到的样品用量多、检测成本高和检测时间长等诸多问题。