[发明专利]一种微流控芯片及其在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用

说明书

本发明属于生物医学及肿瘤细胞研究领域，公开了一种微流控芯片，其包括顶层通道结构和底层支撑结构，顶层通道结构包括主通道、捕获坑、排气通道和回收通道；主通道为直线流道，主通道的一端为主通道入口、另一端为主通道出口；捕获坑设有多个，多个捕获坑分布在主通道的一侧或两侧，且与主通道连通；回收通道设置于捕获坑远离主通道的一侧，回收通道上设有可供顶层通道结构内部气体排出以及流体注入的排气口或注入口；排气通道分布于顶层通道结构的底部，且连通捕获坑和回收通道。本发明还公开了该微流控芯片在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用。本发明能够有效解决现有肿瘤干细胞分选和扩增方法存在的数量有限、可靠性以及普适性欠佳的问题。

技术领域

本发明属于生物医学及肿瘤细胞研究领域，具体涉及一种微流控芯片及其在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用。

背景技术

肿瘤干细胞是肿瘤群体中极少量异质性特征突出，但是能够决定肿瘤特性和命运的细胞。肿瘤干细胞的特性包括：无限的体内和体外增殖能力、定向分化能力以及对于理化伤害的强耐受能力。大量研究结果证实肿瘤干细胞不仅是引起肿瘤的原因，也是造成肿瘤转移、复发和治疗耐受的直接原因。因此，针对肿瘤干细胞的治疗有望根治肿瘤。由于个体差异、肿瘤类型差异以及肿瘤细胞信号通路差异，肿瘤干细胞的性质会有所不同，因而肿瘤干细胞的靶向治疗策略也会有所不同，因此，基于肿瘤干细胞的分子机制研究和药物测试是肿瘤干细胞靶向治疗必不可少的环节。

由于肿瘤干细胞数量稀少，因而肿瘤干细胞的分子机制研究和药物测试依赖于肿瘤干细胞分选和扩增。近年来发展了一系列的肿瘤干细胞分离/扩增技术，如流式细胞分析技术，主要是基肿瘤干细胞表面分子标志物进行分离，其原理是肿瘤干细胞具有特殊的表面标志物，例如乳腺癌干细胞表面标志物为Lin-CD44+/CD24-；脑胶质细胞瘤干细胞表面标志物为CD133+；结肠癌干细胞表面标志物为CD133+、CD44+、CD166+、EpCAM+；胰腺癌干细胞表面标志物为CD44+、CD24+、ESA+等。然而，由于细胞表面标志物的表达存在异质性和可塑性，这类方法存在可靠性和普适性欠佳的问题。此外，流式细胞分析对细胞本身的化学和生物性质有一定的影响，不利于后续的分析。

基于上述流式细胞仪存在的可靠性和普适性欠佳的问题，通过依赖肿瘤干细胞的自我更新能力进行扩增，有助于克服上述普适性欠佳的问题，但如何从肿瘤细胞中将肿瘤干细胞进行分选，限制了依赖肿瘤干细胞自我更新能力进行扩增这一方法的应用。

目前，传统的体外单细胞试验需要利用有限稀释法进行细胞分散，这种细胞分散方法所能提供的单个细胞获取效率和分析通量存在明显的限制，远远不能满足肿瘤干细胞扩增的需求，并且，该种方法无法完全排除细胞间的聚集接触和信息交流，细胞聚集体的形成并不能有效反映扩增后肿瘤干细胞的实际纯度和数量，因此，为实现高效的肿瘤干细胞扩增，迫切需要一种可完成高通量单细胞克隆形成试验的技术平台。

发明内容

针对现有肿瘤干细胞分选和扩增方法存在的数量有限、可靠性以及普适性欠佳的问题，本发明的目的是提供一种微流控芯片及其在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一个方面提供了一种微流控芯片，其包括顶层通道结构和底层支撑结构，所述顶层通道结构包括主通道、捕获坑、排气通道和回收通道；所述主通道为直线流道，所述主通道的一端为主通道入口、另一端为主通道出口；所述捕获坑设有多个，多个所述捕获坑分布在所述主通道的一侧或两侧，且与所述主通道连通；所述回收通道设置于所述捕获坑远离所述主通道的一侧，所述回收通道上设有可供顶层通道结构内部气体排出以及流体注入的排气口或注入口；所述排气通道分布于所述顶层通道结构的底部，且连通所述捕获坑和所述回收通道。

作为上述微流控芯片的优选方案，多个所述捕获坑的形状及大小相同。

作为上述微流控芯片的优选方案，多个所述捕获坑在所述主通道的两侧呈对称分布或错位分布。