提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法及微流控材料技术

本发明专利技术公开了一种提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法及微流控材料，涉及医用材料技术领域。提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法包括：在硅片模板上制作微支柱阵列结构的聚二甲基硅氧烷芯片，且对聚二甲基硅氧烷芯片做导电化处理得到导电的PDMS微芯片；采用静电纺丝方式将电纺纤维沉积到导电的PDMS微芯片表面得到电纺纤维改性微芯片；通过引入二硫键的方式将一种或多种抗体修饰到电纺纤维改性微芯片表面。用于捕获循环肿瘤细胞的微流控材料包括聚二甲基硅氧烷微支柱阵列，在微支柱阵列上沉积有电纺纤维，抗体通过二硫键修饰在电纺纤维表面，能够对CTCs更精确的捕获，且还能够将CTCs完整地释放出来。

【技术实现步骤摘要】
提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法及微流控材料
本专利技术涉及医用材料
，且特别涉及提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法及微流控材料。
技术介绍
在肿瘤转移中，从肿瘤原发处脱落进入血液循环的各类肿瘤细胞，即循环肿瘤细胞(Circulatingtumorcells,CTCs)，是被广泛地认为与肿瘤转移密切相关的。CTCs的检测属于微创检测，只需人体少量血液即可，对人体损伤小。目前，已在包括肺癌、前列腺癌、乳腺癌、结肠癌以及胰腺癌等癌症患者血液中发现了相应的CTCs，而在健康人体血液中则没有发现。随着研究的深入，癌症患者体内的CTCs个数已经被认为是判断癌症是否发生转移、评定癌症发展进程的重要指标。因此，CTCs的精准高效检测，对深入理解癌症转移机制，以及对癌症筛查、预后、转移和复发的监测等，都具有十分重要的价值。要实现CTCs的精准高效检测，必须得首先实现对血液中CTCs精准有效的捕获。然而，在血液中CTCs的数量极其稀少，血液成分复杂干扰大；并且CTCs本身存在异质性，同一患者体内的同一类CTCs可能存在不同的表型。这就使得对CTCs的精准有效捕获难以实现。针对这些问题，研究者们主要是根据CTCs区别于血液中其他血细胞等成分的理化特性，而发展出相应的捕获技术。主要包括：(1)根据CTCs生物化学特性，即CTCs细胞膜表面的特异性标记物，而利用相关的亲和分子开发的亲和力型CTCs捕获技术。由于CTCs细胞多属于上皮类型的细胞，现在报道较多的就是根据上皮类CTCs细胞膜表面的“上皮细胞粘附分子”，而选用与之相对应的抗体来对捕获材料进行修饰。已见报道的其他CTCs表面标记物还包括：N-钙粘蛋白(N-cadherin)，丝束蛋白3(plastin3,PLS3)，人表皮生长因子受体2(humanepidermalgrowthfactorreceptor2，HER2)，叶酸受体等。(2)根据CTCs生物物理特性，即密度较大，易团聚成簇，尺寸较大，变形能力较差等，而开发出的非亲和力型CTCs捕获技术。这类捕获技术，无需用CTCs相关的亲和分子来标记用于捕获的材料，理论上对多种表型的CTCs都能实现捕获，具有一定的潜在应用价值。总体而言，两种捕获方式均能在一定程度上实现对某些CTCs的有效捕获，但也存在很多不足，还达不到精准捕获CTCs的要求。为此，各国研究人员利用了各种技术手段，来克服这些不足，提高捕获技术的精准度。其中微流控技术的引入，则是最具代表性的一种提高CTCs捕获精准度的手段。微流控技术通过构建各类微流通道系统来实现对微流体的各种复杂控制，在CTCs的检测中，具备很多优点，如所需血液样本体积小、高通量输出、分离处理时间短、便于进行单细胞分析、可以集成后续的CTCs分析系统等。微流控技术中，由微支柱阵列构成的微芯片能起到改变流体状态的作用，因为流体的流动状态可以根据其雷诺数来反映，而在微流控的通道中由于其特征长度非常小，雷诺数非常小，流体呈层流流动，但是微柱的存在，流体与微柱的碰撞产生了垂直于通道方向的流速，引起了流体的紊乱，在整个三维空间上与微柱的碰撞几率增大，而且这其中，确定性侧向位移(DLD)芯片更是近年比较受关注的分选细胞的方法，DLD芯片主要是根据细胞尺寸设计合适大小的微支柱阵列，当细胞或其他物质流经阵列时，会与微支柱发生碰撞，尺寸大于分选临介半径的物质会朝一侧聚集，而尺寸小于分选临介半径的则不会发生侧移。这种确定性侧向位移技术也能有效实现对肿瘤细胞的捕获，但容易出现假阳性结果，还需进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法，旨在将纤维状纳米结构引入微流控通道表面，增加细胞与微流控通道的接触面积，且在纤维表面引入一种或多种亲和分子，提高对CTCs捕获的精准度，并能够将CTCs完整的释放出来。本专利技术的另一目的在于提供一种用于捕获循环肿瘤细胞的微流控材料，其能够对CTCs更精确的捕获，且还能够将CTCs完整地释放出来。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出了一种提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法，包括如下步骤：S1:在硅片模板上制作微支柱阵列结构的聚二甲基硅氧烷芯片，且对聚二甲基硅氧烷芯片进行导电化处理得到导电的PDMS微芯片；其中，在微支柱阵列结构中，圆柱形微柱的直径为30-50μm，高度为30-100μm，直径与高度的比值为1～0.5，处在同一横排微柱间隙为30-160μm，相邻两排微柱间距离为30～160μm，相邻两排微柱偏离位错距离为2.8～80μm；S2:以导电的PDMS微芯片为接收板，采用静电纺丝方式将电纺纤维沉积到导电的PDMS微芯片表面得到电纺纤维改性微芯片，电纺纤维直径为0.15～4μm；静电纺丝过程中所用的纺丝溶液是将高分子聚合物溶于二氯甲烷和二甲基甲酰胺形成的混合溶剂中；其中，二氯甲烷和二甲基甲酰胺的体积比为2.5:1-3.5:1，高分子聚合物在纺丝溶液中的质量分数为10-30％；且该静电纺丝电压为10-22KV，推速为0.2-2mL/h，推收距离为12-22cm。S3:通过引入二硫键的方式将一种或多种抗体修饰到电纺纤维改性微芯片表面。本专利技术还提出一种用于捕获循环肿瘤细胞的微流控材料，微流控材料应用上述提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法制备而得。本专利技术实施例提供一种提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法的有益效果是：其通过在硅片模板上制作微支柱阵列结构的聚二甲基硅氧烷芯片，一般情况微柱的排列可设计成平行的阵列或平行交错排列，通过有限元动态模拟软件分析，在较大尺寸下的平行交错排列能产生更多的不均匀速度场分布，对微柱间的流体产生更多的分流，表明细小颗粒可以在更多的地方与微柱表面接触；特别地，当这些微支柱阵列按一定方式排列时，其能满足确定性侧向位移的条件，即可利用微流控通道使血液中尺寸较大的CTCs流经通道时能与微支柱发生碰撞而发生侧向位移，CTCs与尺寸较小的其他血液成分发生分离；在微支柱表面通过先引入电纺纤维，再通过二硫键引入用于捕获CTCs的特异性抗体，进一步提升CTCs捕获的精准度，且二硫键在还原剂存在的情况下可以在温和的条件下断裂，将CTCs完整的释放出来用于后续的研究。本专利技术还提供了一种用于捕获循环肿瘤细胞的微流控材料，其通过聚二甲基硅氧烷微支柱阵列形成微流控通道，便于捕获CTCs；还通过引入抗体进一步增加了对CTCs捕获的精准度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是可提高循环肿瘤细胞捕获精准度的电纺纤维增强微流控芯片的制备流程图；图2是电纺纤维增强的微流控芯片的微观结构光镜图；图3是电纺纤维经多巴胺溶液改性处理后的扫描电镜图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1:在硅片模板上制作微支柱阵列结构的聚二甲基硅氧烷芯片，且对所述聚二甲基硅氧烷芯片进行导电化处理得到导电的PDMS微芯片；其中，在所述微支柱阵列结构中，圆柱形微柱的直径为30-50μm，高度为30-100μm，直径与高度的比值为1～0.5，处在同一横排微柱间隙为30-160μm，相邻两排微柱间距离为30～160μm，相邻两排微柱偏离位错距离为2.8～80μm；/nS2:以所述导电的PDMS微芯片为接收板，采用静电纺丝方式将电纺纤维沉积到所述导电的PDMS微芯片表面得到电纺纤维改性微芯片，电纺纤维直径为0.15～4μm；所述静电纺丝过程中所用的纺丝溶液是将高分子聚合物溶于二氯甲烷和二甲基甲酰胺形成的混合溶剂中；其中，二氯甲烷和二甲基甲酰胺的体积比为2.5:1-3.5:1，所述高分子聚合物在所述纺丝溶液中的质量分数为10-30％；且静电纺丝电压为10-22KV，推速为0.2-2mL/h，推收距离为12-22cm；/nS3:通过引入二硫键的方式将一种或多种抗体修饰到所述电纺纤维改性微芯片表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1:在硅片模板上制作微支柱阵列结构的聚二甲基硅氧烷芯片，且对所述聚二甲基硅氧烷芯片进行导电化处理得到导电的PDMS微芯片；其中，在所述微支柱阵列结构中，圆柱形微柱的直径为30-50μm，高度为30-100μm，直径与高度的比值为1～0.5，处在同一横排微柱间隙为30-160μm，相邻两排微柱间距离为30～160μm，相邻两排微柱偏离位错距离为2.8～80μm；
S2:以所述导电的PDMS微芯片为接收板，采用静电纺丝方式将电纺纤维沉积到所述导电的PDMS微芯片表面得到电纺纤维改性微芯片，电纺纤维直径为0.15～4μm；所述静电纺丝过程中所用的纺丝溶液是将高分子聚合物溶于二氯甲烷和二甲基甲酰胺形成的混合溶剂中；其中，二氯甲烷和二甲基甲酰胺的体积比为2.5:1-3.5:1，所述高分子聚合物在所述纺丝溶液中的质量分数为10-30％；且静电纺丝电压为10-22KV，推速为0.2-2mL/h，推收距离为12-22cm；
S3:通过引入二硫键的方式将一种或多种抗体修饰到所述电纺纤维改性微芯片表面。


2.根据权利要求1所述的提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法，其特征在于，将抗体修饰至所述电纺纤维改性微芯片表面的过程包括：
将所述电纺纤维改性微芯片的表面进行预处理再进行聚多巴胺改性，再将材料浸泡在单端生物素修饰的胱胺溶液中，然后再将材料浸泡在链霉亲和素溶液中得到链霉亲和素修饰的基底材料；
将生物素修饰的抗体溶液和所述链霉亲和素修饰的基底材料混合。


3.根据权利要求2所述的提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法，其特征在于，所述预处理是进行等离子处理0.5-2min并进行羟基的修饰；
或，所述预处理是在异丙醇中浸泡0.5-2h，再用水浸泡至少3次，每次浸泡0.5-2h。


4.根据权利要求2所述的提高循环肿瘤细胞捕获精准度的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光，蒋正鑫，曹敏，周绍兵，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51