[发明专利]微流控芯片及其应用

说明书

本发明提供了一种适合大规模连续分离目标颗粒的微流控芯片及其应用，所述目标颗粒例如是循环肿瘤细胞，其应用例如是血液透析。

援引加入

本申请要求2021年09月24日提交中国国家知识产权局的申请号为202111124445.7、发明名称为“一种微流控芯片及其应用”的中国申请的优先权。本说明书中引用的全部公开出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，就像每个公开出版物、专利和专利申请以其全部内容已经具体记载并分别援引加入本文一样。

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，特别地，涉及一种微流控芯片及其用于移除、分离和/或富集目标颗粒(如循环肿瘤细胞)的应用。

背景技术

绝大多数癌症患者(95％)在诊断时就已经发生了转移，转移是癌症死亡的主要原因，90％以上的癌症患者死于转移而非原发瘤。目前的主流癌症治疗手段(手术、放疗和化疗)对此束手无策。过去10年，对已发生转移的癌症患者5年存活率几乎没有提高。癌细胞从原位瘤脱落，穿过血管内皮细胞之间的间隙进入血液成为循环肿瘤细胞(circulatingtumor cell，CTC)。CTC是癌症转移的关键一环，没有CTC就没有癌症的转移。大量研究表明早在癌症形成转移灶之前，血液中就可检测到CTC。此外，CTC的个数与病人预后密切相关，CTC个数≥5个/7.5mL的患者的总存活期(22.6个月)远低于5个/7.5mL的患者(4.1个月)。因此，通过透析的方式去除血液中的CTC或降低血液中CTC的个数，能阻断癌症转移的进程，显著改善患者的预后。

尽管目前已经有多种方法能实现CTC的分离和捕获，但离真正的CTC透析还有较大的距离。基于抗原抗体的CTC捕获，需要预先进行抗体的包被，操作过程较为复杂且成本高。更重要的是它所能应用的流速较低，与血液流速不匹配，且捕获位点有限。目前已有的方法(1)采用EpCAM抗体对Seldinger导线进行包被，随后以留置针的方式插入癌症患者的肘静脉持续30min，对导线上捕获到的CTC进行免疫荧光染色和检测。(2)采用包被抗体的CTC捕获芯片，连接微控制器、蠕动泵、肝素注射器，捕获和检测犬类模型静脉血中的CTC。采用此方法，2h可分析10-20mL血液(整体血液体积的1％-2％)。除此以外，还有基于物理性质的CTC分离方法，但也存在较多问题，如：(1)流速不匹配，往往过高或过低，以及(2)血液通常需要预处理，例如大比例稀释或裂解红细胞，导致出口得到的血细胞不能直接无害回输。

在此情况下，在分析和制备水平上，都还需要替代性的分离/移除/捕获CTC的方法和装置，以满足癌症患者的诊断和治疗需求。

发明内容

发明人此前提出了一种适用于捕获循环肿瘤细胞的微流控芯片，这记载在中国专利申请号201910666239.5(以CN111909828A公开)和202022766020.3中，这两个中国专利申请记载的全部内容通过引用并入本文。

在此基础上，发明人经过大量研究，提出了一种基于微流控芯片的在体循环肿瘤细胞分离和定性定量检测系统。该系统能将血液循环中的肿瘤细胞进行分离和清除，可以减缓或阻断癌症的转移，改善预后。除此之外，通过对分离得到的循环肿瘤细胞进行检测和分析，可以获取癌症多组学个性化实时信息，达到精确诊断、药物筛选、疗效评估、预测预后和复发监控等目的。此外，对CTC进行更深层次的研究(包括单细胞测序等)也可以为深入了解癌症发生和转移的机理以及为寻找更好的临床治疗靶点奠定基础。此外，该系统也适用于处理大体积的其他体液(如：尿液，腹水，灌洗液，白细胞清除术富集液等)，利用本发明的系统可以从这些体液中获取CTC，不同之处在于可以仅收集不回输。

在第一个方面中，本发明提供一种微流控芯片，其包含主入口(1)、主通道(2)、一个或更多个(例如1-20个，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个)串联排列的汇聚分流单元(3)、收集口(4)和分流口(5)，其中所述主入口(1)、一个或更多个汇聚分流单元(3)和收集口(4)由主通道(2)相连并流体连通；