一种循环肿瘤细胞（CTC）检测用微流控芯片装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置。该装置以集成微流控芯片的方式，实现血液样品预处理、红细胞裂解、白细胞筛选、循环肿瘤细胞富集、细胞标记染色、清洗及检测、CTC收集等功能；微流控芯片各功能单元与芯片结构相对应。其中，各溶液池由微流控通道连接，通道直径与所研究的细胞的结构相适应，并保证通道内细胞溶液的功能运输。本发明专利技术用于筛选、检测和收集待检查病人的外周血样本溶液中的循环肿瘤细胞、提供临床上治疗以指导及对循环肿瘤细胞进行数量统计，并可用于下游单细胞基因组和转录组分析。本发明专利技术操作简单，具有节省时间成本、实现自动化检测、提高检测效率和分析效率的优点，具有极其重要的临床检验价值。

【技术实现步骤摘要】
一种循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置
本专利技术涉及生物医学工程领域微流控分析检测技术，尤其涉及一种循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置。
技术介绍
肿瘤单细胞转录组研究工作必须建立在单个细胞甚至亚细胞结构的文库构建技术基础之上。而面对体内复杂的组织环境以及对细胞亚群分选的需求时，一种可靠而稳定的细胞分离方法学成为肿瘤单细胞RNA测序成功的第一步。CTC(CirculatingTumorCells，循环肿瘤细胞)具有诊断价值，但在肿瘤病人患者血液中含量极低，因此对其分选的灵敏度和特异度需求也较高；近年来，因实体肿瘤组织中的单细胞也具有肿瘤异质性和免疫微环境的科研价值而在该领域成为研究热点。目前，各有证据支持了血液、淋巴转移及癌症干细胞理论，但尚无统一的系统性对癌症转移机制和途径的研究。然而，多项体内、体外研究表明CTC在转移过程中扮演了重要角色，且造成了转移灶的形成和复发的产生。早期的CTC研究使用了如CellSearch系统在内的肿瘤细胞计数功能，针对转移期乳腺癌患者中的EpCAM+和CD45-细胞进行了富集并计数，并建立了CTC数量和5年生存率的关联性模型。后续多个研究针对了各种肿瘤如前列腺癌、乳腺癌、肺癌、结直肠癌和卵巢癌等，并进行了CTC计数和生存率的相关性研究，得出了相同的结论，即高CTC检出率的癌症患者生存率显著性低于低检出率者。CTC样本的分离和检测，是当前单细胞临床应用领域的一个主要分支。CTC是一种脱离原发肿瘤后存在于循环系统中、出现频率极低的细胞，目前认为每毫升血液中大约仅有1～10个CTC，以单个或者数个团簇状形式存在，可导致远处转移。CTC目前主要的分选方法主要有三种：(1)依靠膜抗原识别分离(EpCAM、CK或其他特异性癌症表面标记物)(2)根据物理特征进行分选(细胞尺寸、细胞团簇或密度梯度)(3)利用肿瘤组织特异性荧光素酶报告系统进行显色。主流的膜抗原分选方法有Johnson&Johnson公司的CellSearch系统，Illumina公司的MagSweeper系统，SilliconBiosciences公司的DEP-Array系统，哈佛大学开发的CTC-Chip系列芯片，以及AutomatedLabSolutions公司的CellCelector系统等。物理分选的方法有哈佛大学的Cluster-Chip，NIIM开发的ISET过滤筛，CreatvMicroTech公司的CellSieve，GreinerBio-one公司的OncoQuick。而组织特异性腺病毒报告系统目前仅限于很少的研究机构，如JohnsHopkins大学和韩国国立癌症研究中心(NCC)。上述大多数CTC分离技术均来自于较为经典的实验原理和操作方法。尤其是大量广泛使用的有核细胞富集和白细胞负选原理，即将血液中的有核细胞进行富集，并将红细胞进行去除，再在富集的细胞中采用CD45单抗磁珠去除白细胞，最后用抗体(EpCAM、CK等)特异性阳性磁珠或磁棒吸附筛选肿瘤细胞，或抗体染色(EpCAM，CK等)进行肿瘤细胞鉴定和挑选。在有核细胞富集的步骤中，基于Ficoll密度梯度分选法和红细胞裂解液去除红细胞法的原理所衍生的CTC分选方法应用最广，且这两种方法均可以配合抗体磁珠和荧光抗体染色技术进行CTC的手工分选富集。同样采用红细胞裂解液自动分选法的流式细胞仪广泛用于高校的医学生物学研究中。但由于上述设备不仅通常非常昂贵，且许多设备因技术局限性等原因造成多数设备仅能计数、并不能分离和进行下游其他应用，因而目前仅有CTC-Chip系列应用于单细胞RNA测序的临床研究。而且这些技术对CTC分离非常耗时，且对细胞有一定的破损，更不能满足新一代测序技术对肿瘤的转录组分析。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是为了解决上述问题，提供一种新式高灵敏度，高特异度，高效率及操作简易成本低廉的CTC分选设备以配合精准医疗时代的分子诊断技术。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，所述微流控芯片装置包括上层辅助结构和下层筛选、标记与检测区，所述上层辅助结构覆盖在下层筛选、标记与检测区之上，芯片结构主要可分五个基本单元，各基本单元都有相应的微通道结构：第一个基本单元是细胞混合液样本进样单元；第二个基本单元是红细胞裂解及分离单元；第三个基本单元是白细胞筛选单元；第四个基本单元是循环肿瘤细胞(CTC)标记染色及清洗单元；第五个基本单元是循环肿瘤细胞(CTC)计数检测单元；第六个基本单元是循环肿瘤细胞(CTC)回收单元。芯片主要有以下几部分组成：细胞混合液进样池、红细胞裂解液池、循环肿瘤细胞富集区域、白细胞收集区域、标记液池、清洗液池、检测区域、收集池和废液池组成。其中，各溶液池由通道连接，通道直径与所研究的细胞的结构相适应，并能保证通道内细胞溶液的功能运输。所述的循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，所述细胞悬浮液样本进样单元主要包括细胞若干个混合液进样池、红细胞裂解液池和清洗液池；所述细胞混合液进样池、红细胞裂解液池和清洗液池均与微通道相连通。所述的循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，所述红细胞裂解及分离单元为单螺旋状弯曲微通道结构，微通道具有若干个螺旋圈；所述单螺旋状弯曲微通道的外侧设有若干个旁侧通道，所述旁侧通道的一端与单螺旋状弯曲微通道相连通，另一端剩余样本液池相连通，所述单螺旋状弯曲微通道的末端与白细胞筛选单元所在区域的微通道相连通。所述的循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，所述白细胞筛选单元主要包括蛇形微通道结构、磁珠、永久磁铁和电磁继电器，微流控芯片装置工作时，永久磁铁紧贴基片上蛇形微通道区域，磁珠由于磁性被吸附在蛇形微通道内壁，永久磁铁与电磁继电器之间安装有弹簧。所述的循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，所述循环肿瘤细胞(CTC)标记染色及清洗单元主要包括若干个标记液池；所述单元所在区域的微通道与标记液池、清洗液池均相连通。所述区域微通道中设有微柱筛选结构和旁通通道；所述微柱筛选结构由若干排均匀排列的微圆柱构成，所述微柱筛选结构所在通道末端与废液池相连通，所述旁通通道与该微流控芯片技术检测单元所在区域中的通道相连通。所述的循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，所述计数检测单元是通过激光诱导荧光单点法实现的，计数检测部件包括激光发生器、信号接收器和信号数据处理系统，所述激光发生器输出的激光束垂直于技术检测区域入射，所述信号数据处理系统的输入端与信号接收器的输出端相连接，所述计数检测单元所在区域微通道末端与收集池相连通。所述的循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，所述标记池中的荧光染料溶液的激发波长、发射波长与激光诱导荧光用激光发生器的激光波长相适应。所述的循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，所述所有样本液及实验溶液均采用蠕动注射泵进样，进样速度与该单元功能相匹配。所述的循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，所述循环肿瘤细胞(CTC)计数检测区域的微通道为直线形。所述的循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，所述上层辅助结构和下层筛选、标记与检测区均为长方形，其中，所述上层辅助结构材料为玻璃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，其特征在于：该微流控芯片装置包括上层辅助结构和下层筛选、标记与检测区，所述上层辅助结构覆盖在下层筛选、标记与检测区之上，芯片结构主要可分五个基本单元，各基本单元都有相应的微通道结构：第一个基本单元是血液样本进样和预处理单元；第二个基本单元是红细胞裂解及分离单元；第三个基本单元是白细胞筛选单元；第四个基本单元是循环肿瘤细胞(CTC)标记染色及清洗单元；第五个基本单元是循环肿瘤细胞(CTC)计数检测单元；第六个基本单元是循环肿瘤细胞(CTC)回收单元。芯片主要有以下几部分组成：细胞混合液进样池、红细胞裂解液池、循环肿瘤细胞富集区域、白细胞收集区域、标记液池、清洗液池、检测区域、收集池和废液池组成。其中，各溶液池由通道连接，通道直径与所研究的细胞的结构相适应，并能保证通道内细胞溶液的功能运输。

【技术特征摘要】
1.一种循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，其特征在于：该微流控芯片装置包括上层辅助结构和下层筛选、标记与检测区，所述上层辅助结构覆盖在下层筛选、标记与检测区之上，芯片结构主要可分五个基本单元，各基本单元都有相应的微通道结构：第一个基本单元是血液样本进样和预处理单元；第二个基本单元是红细胞裂解及分离单元；第三个基本单元是白细胞筛选单元；第四个基本单元是循环肿瘤细胞(CTC)标记染色及清洗单元；第五个基本单元是循环肿瘤细胞(CTC)计数检测单元；第六个基本单元是循环肿瘤细胞(CTC)回收单元。芯片主要有以下几部分组成：细胞混合液进样池、红细胞裂解液池、循环肿瘤细胞富集区域、白细胞收集区域、标记液池、清洗液池、检测区域、收集池和废液池组成。其中，各溶液池由通道连接，通道直径与所研究的细胞的结构相适应，并能保证通道内细胞溶液的功能运输。2.如权利要求1所述的一种循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，其特征在于：所述细胞悬浮液样本进样单元主要包括细胞若干个混合液进样池、红细胞裂解液池和清洗液池；所述细胞混合液进样池、红细胞裂解液池和清洗液池均与微通道相连通。3.如权利要求1所述的一种循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，其特征在于：所述红细胞裂解及分离单元为单螺旋状弯曲微通道结构，微通道具有若干个螺旋圈；所述单螺旋状弯曲微通道的外侧设有若干个旁侧通道，所述旁侧通道的一端与单螺旋状弯曲微通道相连通，另一端剩余样本液池相连通，所述单螺旋状弯曲微通道的末端与白细胞筛选单元所在区域的微通道相连通。4.如权利要求1所述的一种循环肿瘤细胞(CTC)检测用微流控芯片装置，其特征在于：所述白细胞筛选单元主要包括蛇形微通道结构、磁珠、永久磁铁和电磁继电器，微流控芯片装置工作时，永久磁铁紧贴基片上蛇形微通道区域，磁珠由于磁性被...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱嗣博，
申请(专利权)人：朱嗣博，
类型：发明
国别省市：上海,31