[发明专利]一种外周血捕获循环肿瘤细胞的微流控吸附芯片

说明书

本发明公开了一种外周血捕获循环肿瘤细胞的微流控“吸附”芯片，涉及微流控芯片领域，所述芯片包括设置于基底上的入样口、出样口、缓冲模块和捕获模块，其中，所述缓冲模块包括三个缓冲区，分别为第一缓冲区、第二缓冲区和第三缓冲区，所述捕获模块包括至少两个捕获通道；所述捕获通道中分布有弯道及所述弯道间分布的捕获柱，且所述捕获柱密度不同将所述捕获通道分为疏松捕获区和密集捕获区两部分。本发明利用抗原抗体结合吸附方式的灵活设计，以及缓冲区和疏松、密集捕获区的组合捕获，显著提高了对目标循环肿瘤细胞的高通量、高效率捕获，并且所需血液样品无需处理、成本低廉、操作简便。

技术领域

本发明涉及微流控芯片领域，尤其涉及一种外周血捕获循环肿瘤细胞的微流控“吸附”芯片。

背景技术

癌症相关死亡率在过去几十年稳步增加，仍然是人类死亡的主要原因。世界卫生组织(WHO)进行的一项研究发现，如果癌症患者在转移性癌症发生前被诊断和治疗，至少有30％的死亡率是可预防的。当循环肿瘤细胞(CTC)从原发性或转移性肿瘤分离并流入外周血流时，肿瘤发生转移。CTCs由澳大利亚医师Thomas Ashworth于1869 年首次确定。由于癌症患者外周血中CTC发生频率低，准确计数难度较大，因此不广泛用于诊断和治疗。CTCs在转移过程中的潜在作用尚未完全清楚。因此，为了促进癌症诊断，预后和治疗，迫切需要有效和准确的CTCs计数和表征方法。

在过去二十年中，许多研究人员探索了高效可靠的CTCs分离系统。开发了基于细胞生物学特性的生物学技术如生物标志物的特定表达，或物理性质如CTCs的大小和可变形能力，以高产量和高纯度将全血中的CTCs与全血分离。最常用的生物学方法之一是基于抗体的技术(包括FDA批准的CellSearch系统，Veridex)。CellSearch 系统使用抗EpCAM(上皮细胞粘附分子，特异于人乳腺癌细胞)共轭磁珠来用于CTC 的免疫磁捕获和分离。该系统被认为是CTCs分离和计数的黄金标准。然而，考虑到上皮间质转化(EMT)的存在以及不同类型肿瘤细胞上EpCAM表达水平的变化，在分离过程中可能会损失一部分CTCs。常用的另一类方法是无标记分离的CTCs，包括微流控过滤器、惯性聚焦、声学、光学和介电电泳(DEP)。这些方法利用了CTCs比正常血细胞更大和更硬的特性。然而，这些方法也有其局限性。声学，光学和介电电泳(DEP)需要额外的工作场和更长的处理时间。

惯性聚焦的微流体装置利用了在微流体通道的横截面中不同尺寸的颗粒/细胞占据不同平衡位置的现象。利用惯性聚焦对血液中的循环肿瘤细胞进行分离虽然可以实现细胞的无标记分离，然而其最大的一个缺点是分离后细胞的纯度不足以将收集的细胞直接做蛋白组学等分析，因为存在着一定数量的白细胞和红细胞的参杂。为了提高细胞纯度，往往会采用红细胞裂解的方式，尽管这样的方式可以降低红细胞的干扰，但是在惯性聚焦芯片里细胞分离达到平衡位置前，仍然会有一定数量的白细胞参杂到循环肿瘤细胞收集的出口，因此很难做到纯度可以达到直接对所收集的细胞做蛋白组学等分析的要求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种从肿瘤患者外周血中捕获循环肿瘤细胞的微流控“吸附”芯片，以实现对于没有做任何裂解等处理的外周血中的循环肿瘤细胞的高通量、高效率捕获，以及便捷准确的计数等检测分析。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何设计一种对于肿瘤患者外周血中循环肿瘤细胞的捕获芯片，不仅可以应用于未处理血液样品的检测，而且可以更加便捷、高效率地实现对细胞的捕获以及后续的免疫检测定量分析。

为实现上述目的，本发明提供了一种外周血捕获循环肿瘤细胞的微流控“吸附”芯片，所述芯片包括设置于基底上的入样口、出样口、缓冲模块和捕获模块，其中，所述缓冲模块包括三个缓冲区，分别为第一缓冲区、第二缓冲区和第三缓冲区，所述捕获模块包括至少两个捕获通道；所述入样口连接所述第一缓冲区，所述第一缓冲区的出口与所述第二缓冲区的入口相连，所述第二缓冲区的出口与所述捕获通道相连，所述捕获通道的出口连接所述第三缓冲区，最后为所述出样口。