本发明专利技术提供一种基于尺寸检测循环肿瘤细胞的微流控装置及方法，该装置包括：依次连接的溶液存储室，微流控芯片，废液收集针筒以及动力系统；微流控芯片由玻璃基底层和PDMS芯片层贴合而成，PDMS芯片层包括依次连通的进样口；由柱子阵列形成的团块过滤区域；目标细胞筛选区域，包括彼此平行间隔延伸的通过过滤通道连通的若干主管道和侧管道，主管道的前端敞开，后端设置过滤通道，侧管道的前端封闭，后端敞开，主管道和侧管道具有大于循环肿瘤细胞的尺寸的第一高度，过滤通道具有小于循环肿瘤细胞的尺寸的第二高度；以及出样口。本发明专利技术提供了一种灵敏度高，操作简单，成本低，通量大，耗时短的基于尺寸检测循环肿瘤细胞的微流控装置及方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物检测领域，更具体地涉及一种基于尺寸检测循环肿瘤细胞的微流控装置及方法。
技术介绍
目前癌症仍旧是全球死亡率极高的疾病之一。2008年，死于癌症的人群达到760万(占死亡总人数的13％)，而且到2030年可能会超过1300万。原发癌症的早期诊断和治疗以及转移癌症的有效治疗是对抗癌症的关键。循环肿瘤细胞(CTC)是一类来自原发肿瘤的，进入血液循环系统的肿瘤细胞。这类细胞可以通过血液循环系统进行转移，到达其他器官实现肿瘤的转移，所以CTCs与肿瘤的发生发展以及转移有着密切的关系。鉴于CTCs在肿瘤转移中起到的重要作用，我们可以通过检测CTCs的变化来实时监控肿瘤治疗的效果和复发。正常人1mL外周血液中平均含有5×1010红细胞、7×106白细胞和2.95×106血小板。从成分如此复杂的血液中分析肿瘤细胞是一个巨大的挑战。如果能实现CTCs的分离和富集，就可以对CTC的数目和分子特征进行分析，为肿瘤诊断分型和目标药物治疗提供依据。CTCs的富集主要是根据目标细胞的特异的物理化学性质实现的。传统的富集方法有密度梯度离心法、膜过滤法、微流体芯片法和依赖于抗体的分离方法等。其中，美国FDA批准的商业化的CellSearchTM系统(Veridex LLC)就属于一种依赖于抗体的循环肿瘤细胞分离方法。该系统是利用抗体修饰的磁珠与上皮细胞表面表达的标志物，上皮细胞粘附分子(Epithelial cell adhesion molecule，EpCAM)特异性结合来富集CTCs。但是这种检测方法目前只应用于乳腺癌、结肠癌和前列腺癌中[Miller MC,Doyle GV,Terstappen LW Significance of CirculatingTumor Cells Detected by the CellSearch System in Patients with MetastaticBreast Colorectal and Prostate Cancer.J Oncol,2010,617421]，在肺癌中的检测率却比较低。Tanaka等通过CellSearch系统检测125例肺癌患者，只在38例患者外周血中检测到CTCs(30.6％)[Tanaka F,Yoneda K,et al.Circulating tumor cell as a diagnostic marker in primary lung cancer.J Clin Cancer Res,2009,15(22):6980-6986]。免疫磁珠检测方法的捕获效率主要依赖于CTC标志物EpCAM，可是EpCAM抗原在不同类型的肿瘤中表达具有异质性，甚至在一些非表皮来源的肿瘤中表达是缺失的。所以这种检测方法存在检测灵敏度低，应用范围窄，成本高，耗费时间长等不足。为了解决这些不足，一种利用循环肿瘤细胞与正常血细胞物理特性的差异来分离目标细胞的方法应运而生。近年来，随着微流控和微机械加工技术的不断完善和发展，实现精确尺寸的微流控芯片通道和孔径成为可能。这样基于细胞尺寸的微流控芯片方法就能够获得更高的捕获效率，除此之外，微流控芯片还具有体积小、分析速度快、成本低等优点。这些都有利于将微流控芯片方法应用于临床应用，以弥补现有临床检测方法的不足。目前出现的基于微流控芯片方法检测循环肿瘤细胞的方法很多，专利文献1(CN 103642756A)公布了一种在微流控芯片微通道表面修饰单链核苷酸与标记有互补核苷酸的抗体结合来捕获循环肿瘤细胞的方法。这种微流控芯片法的原理是基于细胞表达抗原特性差异来捕获循环肿瘤细胞，捕获效率最高只能达到85％。专利文献2(CN 104805011A)公布了一种微流控芯片与磁珠捕获相结合的检测循环肿瘤细胞的方法。该方法是利用间距为5-7μm的微柱来拦截尺寸大的CTCs以及与免疫磁珠特异性结合的CTCs。该方法克服了靠免疫磁珠捕获CTCs会漏选一些细胞的缺点。在检测过程中，微流控芯片利用磁场和细胞的重力作用来提供动力使细胞分离。但是，该方法目前还存在以下缺陷：(1)检测过程复杂，耗费时间长等不足；(2)捕获到的循环肿瘤细胞需要收集起来，再进行后续的免疫化学检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于尺寸检测循环肿瘤细胞的微流控装置及方法，从而解决现有技术中循环肿瘤细胞的检测灵敏度低，检测过程复杂，成本高，检测耗时长的缺陷。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：根据本专利技术的第一方面，提供一种基于尺寸检测循环肿瘤细胞的微流控装置，包括：依次连接的溶液存储室，微流控芯片，废液收集针筒以及提供动力的动力系统；所述微流控芯片由玻璃基底层和聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片层贴合而成，其中，所述PDMS芯片层包括依次连通的：进样口；由柱子阵列形成的团块过滤区域；目标细胞筛选区域，包括彼此平行间隔延伸的若干主管道和侧管道，所述主管道和侧管道之间通过过滤通道连通，所述主管道的前端敞开供溶液进入，末端设置过滤通道，所述侧管道的前端封闭，末端敞开供溶液流出，其中，所述主管道和侧管道分别具有第一高度，所述过滤通道具有第二高度，其中，所述第一高度大于循环肿瘤细胞的尺寸，所述第二高度小于循环肿瘤细胞的尺寸；以及出样口。本专利技术微流控芯片上的主管道和侧管道的数量可以根据实际需求改变。根据本专利技术提供的微流控芯片上的目标细胞筛选区域，主管道和侧管道以及过滤通道的高度是根据目标细胞和其他细胞的尺寸大小差异优化而来的，可以根据实际需求改变。利用过滤通道的高度来截留尺寸大的循环肿瘤细胞，尺寸小的白细胞和红细胞能够通过过滤通道到达侧通道，流出芯片。现有技术中公开的文献中一般是利用通道宽度来筛选细胞，而本专利技术创造性地采用高度来筛选使得模具工艺对精度要求低，制作成本低，步骤简单易行。所述第一高度优选为40μm～60μm，最优选为50μm，所述第二高度优选为8μm～12μm，最优选为10μm。优选地，所述过滤通道内设有彼此间隔延伸的用于支撑所述过滤通道的圆柱形柱子。所述团块过滤区域包括自进样口朝向目标细胞筛选区域依次排列的初级团块过滤区域和次级团块过滤区域，所述初级团块过滤区域的六边形柱子之间的最小间距大于所述次级团块过滤区域的六边形柱子之间的最小间距。通过该团块过滤区域只允许单细胞通过，大团细胞团和杂质会被截留在这个区域，从而避免芯片阻塞。所述初级团块过滤区域的六边形柱子之间的最小间距为40μm～60μm，所述次级团块过滤区域的六边形柱子之间的最小间距为15μm～25μm。所述PDMS芯片层进一步包括分别设置于所述进样口和团块过滤区域之间以及所述团块过滤区域和目标细胞筛选区域之间的分支进样管道，所述分支进样管道通过逐级分支的管道保证从一个入口进入的溶液从若干出口流出。所述PDMS芯片层进一步包括设置于所述目标细胞筛选区域和出样口之间的分支出样管道，所述分支出样管道通过逐级分支的管道保证从若干入口进入的溶液从一个出口流出。所述动力系统为连接在所述废液收集针筒下游的进样泵，采用负压进样方式，样品不与进样泵接触，避免交叉污染。根据本专利技术的第二方面，提供一种基于尺寸检测循环肿瘤细胞的方法，主要包括以下步骤：1)提供一种如上所述的基于尺寸检测循环肿瘤细胞的微流控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于尺寸检测循环肿瘤细胞的微流控装置，包括：依次连接的溶液存储室，微流控芯片，废液收集针筒以及提供动力的动力系统；其特征在于，所述微流控芯片由玻璃基底层和聚二甲基硅氧烷芯片层贴合而成，其中，所述聚二甲基硅氧烷芯片层包括依次连通的：进样口；由柱子阵列形成的团块过滤区域；目标细胞筛选区域，包括彼此平行间隔延伸的若干主管道和侧管道，所述主管道和侧管道之间通过过滤通道连通，所述主管道的前端敞开供溶液进入，所述主管道的后端设置过滤通道，所述侧管道的前端封闭，所述侧管道的后端敞开供溶液流出，其中，所述主管道和侧管道分别具有第一高度，所述过滤通道具有第二高度，其中，所述第一高度大于循环肿瘤细胞的尺寸，所述第二高度小于循环肿瘤细胞的尺寸；以及出样口。
【技术特征摘要】
1.一种基于尺寸检测循环肿瘤细胞的微流控装置，包括：依次连接的溶液存储室，微流控芯片，废液收集针筒以及提供动力的动力系统；其特征在于，所述微流控芯片由玻璃基底层和聚二甲基硅氧烷芯片层贴合而成，其中，所述聚二甲基硅氧烷芯片层包括依次连通的：进样口；由柱子阵列形成的团块过滤区域；目标细胞筛选区域，包括彼此平行间隔延伸的若干主管道和侧管道，所述主管道和侧管道之间通过过滤通道连通，所述主管道的前端敞开供溶液进入，所述主管道的后端设置过滤通道，所述侧管道的前端封闭，所述侧管道的后端敞开供溶液流出，其中，所述主管道和侧管道分别具有第一高度，所述过滤通道具有第二高度，其中，所述第一高度大于循环肿瘤细胞的尺寸，所述第二高度小于循环肿瘤细胞的尺寸；以及出样口。2.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述第一高度为40μm～60μm，所述第二高度为8μm～12μm。3.根据权利要求2所述的微流控装置，其特征在于，所述过滤通道内设有彼此间隔延伸的用于支撑所述过滤通道的圆柱形柱子。4.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述团块过滤区域包括自进样口朝向目标细胞筛选区域依次排列的初级团块过滤区域和次级团块过滤区域，所述初级团块过滤区域的六边形柱子之间的最小间距大于所述次级团块过滤区域的六边形柱子之间的最小间距。5.根据权利要求4所述的微流控装置，其特征在于，所述初级团块过滤区域的...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾春平，郜晚蕾，李刚，景奉香，金庆辉，赵建龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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