[发明专利]活体动物循环肿瘤细胞体外功能化仪器

说明书

本发明涉及一种活体动物循环肿瘤细胞体外功能化仪器，是基于生物微机电系统实现的活体动物全血中循环肿瘤细胞及其聚集体的高俘获率分离、高选择性标记、高活性再回输的一体化仪器。本仪器包括：CTC分离模块，用于小动物全身血液中所有循环肿瘤细胞及其聚集体的分离；CTC标记模块，用于循环肿瘤细胞的标记；CTC回输模块：用于可视化循环肿瘤细胞的快速再回输；机电控制模块：用于整个仪器的自动化控制与信号处理。本发明可用来可视化研究CTC及其聚集体在肿瘤发生、发展、转移、放/化疗术后等不同阶段的时空异质性特征，为肿瘤发生发展机制研究提供关键技术途径，为肿瘤的精准诊治提供高效能手段。

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，涉及一种活体动物循环肿瘤细胞体外功能化仪器，具体说体外功能化是指活体动物全血中所有CTC的分离、标记和再回输。以此来实现CTC在活体动物内的可视化，进而实现CTC在肿瘤发生全阶段的动态特征研究及时空异质性研究。

背景技术

2018年“人民网”的最新统计数据表明中国癌症发病率和死亡率均居全球第一，也就是说，我国每天有超过1万人确诊癌症，平均每分钟有7个人得癌症，而其中90％的癌症患者死于癌症转移。循环肿瘤细胞(CTC，Circulating Tumor Cell)是1869年由澳大利亚籍医生Ashworth首次提出，是指由于细胞脱离、手术操作等内外部因素导致的从原始肿块或转移灶上掉落至外周血循环中的肿瘤细胞。通过几十年的发展，通过CTC来进行肿瘤的研究被证明具有高度的可行性和有效性，表现在如下几个方面：

1.CTC的研究突破了组织活检的有创性特性，实现了真正意义的无创；

2.CTC作为转移病灶的种子前体，在肿瘤转移过程中扮演了十分重要的作用；

3.CTC存在于癌症的各个阶段，通过不同阶段对CTC的检测，进行肿瘤发生发展机制的研究和治疗效果的预测。

尽管对CTC的研究已经有了一些突破性的成果，但由于CTC在体内数量稀少(1-10/1mL血液)且异质性极强，而目前基于抽血采样(采样量仅为全身血液的0.1％)的所有的研究手段一方面由于无法得到体内所有CTC，另一方面由于无法做到CTC的高生物活性标记，还无法可视化观察活体内所有CTC的运动轨迹和时空异质性特点。基于以上原因我们对CTC在癌症全阶段的实际运动轨迹还处于“盲人摸象”阶段，有一些问题仍无法回答，比如CTC是什么时候产生的，是哪些CTC发生了转移，CTC转移到了靶器官的哪些位置。

发明内容

本发明针对上述CTC研究上的不足，利用生物微机电系统加工一种集活体动物全身CTC“透析式”循环分离、高活性标记、快速再回输为一体的设备，实现了活体动物与离体功能化仪器的结合及CTC研究与影像技术的结合，完成了活体动物内所有CTC的分离、标记与再回输。本发明旨在可视化研究CTC及其聚集体在肿瘤发生、发展、转移、放/化疗术后等不同阶段的实时动态特征及时空异质性。

本发明采用的技术方案如下：

一种活体动物循环肿瘤细胞体外功能化仪器，包括CTC分离模块，CTC标记模块，CTC回输模块及机电控制模块，其中：

CTC分离模块，用于对活体动物全血中的全部CTC进行分离；

CTC标记模块，连接所述CTC分离模块，用于对分离出的CTC进行特异性标记，实现CTC的高活性可视化；

CTC回输模块，连接所述CTC分离模块，用于通过流体的可控性切换实现再回输，将标记好的CTC反向释放回活体动物体内；

机电控制模块，连接所述CTC分离模块、所述CTC标记模块和所述CTC回输模块，用于整个仪器的自动化控制与信号处理。