[发明专利]一种高通量分离循环肿瘤细胞的三维介电泳微流控芯片

说明书

本发明公开了一种高通量分离循环肿瘤细胞的三维介电泳微流控芯片，采用四层式结构，从上而下分别包括上盖板、微通道、基底板和收集器；上盖板上加工有一个流体注入口，通道板上制作有微通道，并作为细胞分离区，叠加后，流体注入口与微通道上端连通，出口与微通道下端连通，基底板的上表面制作有锯齿型的交指电极，本发明用于细胞分离时，外周血样通过注射泵注入微通道中，对介电泳信号进行调节，使血细胞和循环肿瘤细胞细胞进行不同的运行轨迹。首先被分离出的血细胞经历负介电泳力悬浮在通道中，经过上出口流入到收集器内，最终通过下出口收集，循环肿瘤细胞经历正介电泳力吸附在电极上，分离结束后，更换下出口处的容器，在释放液的作用下，可在下出口处收集到循环肿瘤细胞。

技术领域

本发明涉及一种能够快速进行外周血细胞分离的微流体装置，具体是一种高通量分离循环肿瘤细胞的三维介电泳微流控芯片。

背景技术

循环肿瘤细胞是指脱离了肿瘤原发部位和转移部位而进入血液循环中的各类肿瘤细胞的统称。根据中国最近的一份肿瘤统计学数据，肿瘤已成为国民死亡的主要原因，同时也是威胁公众健康的主要原因。在过去的几十年，循环肿瘤细胞因其在肿瘤的早期诊断、预后判断、疗效评价、靶向药物的开发、个体化治疗中的潜在作用已经受到了广泛的关注和研究。在转移的肿瘤患者中，循环肿瘤细胞被视为一种微创的极具前景的诊断标志和判断预后的重要标志。许多敏感的筛选方法和设备已经应用于血液中循环肿瘤细胞的分离和富集。

目前循环肿瘤细胞的分离方法较多，各个方法都有自己的优缺点，基于抗体的分离方法虽然简单，但是基本都有成本过高的缺点，传统的物理方法如过滤分离及离心分离则存在灵敏度不够以及分离效率低下的不足。与这些方法相比，微流控介电泳法(DEP)不需要标记，是一种非侵入性分离方法，对细胞的生物物理完整性具有轻微或无侵犯性。同时它还具有低损耗、易集成、低成本、分离速度快、高选择性和高灵敏度等优点。然而当所需分离微纳米颗粒或细胞含量极少时，介电泳分离方法面临着集成度低、捕获率低的缺陷。因此，本发明提供了一种高通量分离循环肿瘤细胞的三维介电泳微流控芯片，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高通量分离循环肿瘤细胞的三维介电泳微流控芯片，本发明提供一种高通量分离循环肿瘤细胞的三维介电泳微流控芯片，通过细胞在非均匀的电场中经受不同方向的介电泳力，使血细胞和循环肿瘤细胞经历两种不同的运动轨迹，进而实现循环肿瘤细胞与血细胞分离，同时将22对三维电极芯片并行布置，以此增加血液分离量，缩短分离时间。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高通量分离循环肿瘤细胞的三维介电泳微流控芯片，采用四层式结构，从上而下分别包括上盖板、微通道、基底板和收集器；上盖板上加工有一个流体注入口，通道板上制作有微通道，并作为细胞分离区，四层结构叠加后，流体注入口与微通道上端连通，出口与微通道下端连通，基底板的上表面制作有锯齿型的交指电极。

作为本发明进一步的方案，上盖板的玻璃板是镀烟锡氧化物(ITO)的透明电极，基底板为玻璃材质，并在基底板上采用剥离或刻蚀法加工有介电泳力交指微电极。

作为本发明再进一步的方案，电极宽50μm，长6700μm，厚1μm，交指电极与微通道之间的角度为45°，电极之间的角度为90°，两组电极间的距离为113μm。

作为本发明再进一步的方案，微通道长5000μm，宽6700μm，高150μm，为方便连接注射泵，在上盖板上方制作一个半径为3370μm的圆柱，在圆柱的下方切割出一个长方形入口，长6700μm，宽800μm，入口进入微通道内60μm，微通道双侧各含有22对微电极，其中在奇数组微电极上施加电压，偶数组微电极接地。

作为本发明再进一步的方案，微通道的通道板为PDMS材质，利用SU-8光刻及模塑工艺制成，其上制作了微通道，通道板并与上盖板、基底板键合成一体，实现微通道封闭。