本发明专利技术公开了一种基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统及制备方法，该系统包括设置有微流控涡旋系统和平面超透镜光镊阵列的微流芯片，所述；微流控涡旋系统包括若干条带有若干等腰三角形的微流通道，当血液流经突扩突缩区域，大尺寸细胞将会被捕获在三角形结构涡流中；所述平面超透镜光镊阵列包括若干列不同焦距平面超透镜，形成光镊阵列捕获在微通道中处于不同高度的细胞。本发明专利技术可对全血中的循环肿瘤细胞进行多级分离捕获，实现无损伤可控释放，从而实现高纯度、高活性、无损伤的循环肿瘤细胞富集与释放。本发明专利技术还公开了上述系统的制备方法，集成化、低成本，可大规模应用于工业、医学以及生物等领域。医学以及生物等领域。医学以及生物等领域。
【技术实现步骤摘要】
基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统及制备方法
[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及一种基于微流控与微光镊阵列的CTC 富集释放系统及制备方法。
技术介绍
[0002]人体血液中含有丰富的信息。在癌症早期，细胞从原肿瘤组织中脱落后，通过人体血液循环而到达体内各个部位，这种细胞称为循环肿瘤细胞(Circulatingtumor cells，CTCs)。若在癌症早期能筛查出并精确捕获这些循环肿瘤细胞，对患者后期的治疗更具有针对性，提高患者存活率。
[0003]到目前为止，捕获循环肿瘤细胞的方法主要有一下几种：基于不同细胞尺寸差异的过滤技术，基于微流控系统的捕获技术，基于抗体标记识别技术，基于材料表面微纳结构分离细胞技术。但上述方法仍有许多不足之处，如细胞容易堵塞通道，或仪器昂贵、可操作性差，或捕获效率低、制备工艺复杂。特别是，只有针对高活性无损伤的循环肿瘤细胞进行的药物筛选才具有临床指导意义，且对细胞分子分型研究得到的蛋白片段也更加完整，但在传统的方法中都不可避免的接触并且破坏循环肿瘤细胞。因此，当前对循环肿瘤细胞的捕获不仅要满足高纯度、高效率的要求，更要满足高活性及无损伤的释放捕获功能。
[0004]基于细胞尺寸差异的微过滤技术，可操作性强且不损伤细胞蛋白，但由于部分细胞与肿瘤细胞的相似物理特征导致提取纯度不高，且微通道过滤结构极容易堵塞，使得捕获效率和捕获精度低下。基于微流控系统的捕获技术在捕获循环肿瘤细胞时，会发生与其他细胞的非特异吸附，进而使得捕获纯度低，影响后续对癌症分析的准确性。基于材料表面维纳结构分离细胞技术需要使用泵作为过滤的驱动力、检测时间较长、在血液高流速下捕获效率低下、以及制备工艺复杂上述方法都不可避免的对循环肿瘤细胞直接接触，破坏了细胞的原型态，大大影响了对肿瘤细胞的分析。相比于物理特性富集法，生物化学标记亲和性富集法通过细胞表面特异性表达的蛋白质生物标志物分离靶细胞。该方法具有良好的生化特异性，可实现高纯度富集，但需要提前修饰样品环境，且往往仅识别特定细胞，难以捕获不同特征的循环肿瘤细胞，同时所使用的仪器价格高昂，不适用于社区大规模筛检。
技术实现思路
[0005]本专利技术的一个目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统，对全血中的循环肿瘤细胞进行多级分离捕获，并实现无损伤可控释放，从而可实现高纯度、高活性、无损伤的循环肿瘤细胞富集。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统的制备方法。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术的一个方面，提供了一种基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统，包括设置有微流控涡旋系统和平面超透镜光镊阵列的微流芯片，以及光源装置；
[0009]所述微流控涡旋系统包括若干条与微流芯片入口相连的微流通道，每条微流通道包括若干个突扩突缩结构；所述突扩突缩结构为等腰三角形，其底边上的垂直平分线与微流通道重合，液体沿底边至顶点的方向通入；所有微流通道的出口汇集并与平面超透镜光镊阵列所在微流通道的入口相连；
[0010]所述平面超透镜光镊阵列包括若干列平面超透镜，每列包括若干个平面超透镜，列方向与流体流动方向垂直；所述平面超透镜包括若干圈以同心圆环方式排列的纳米圆柱体；所述平面超透镜光镊阵列所在微流通道的出口与微流芯片出口相连；
[0011]所述光源装置提供形成阵列的平行激光，与所述平面超透镜光镊阵列一一对应，正入射至所述平面超透镜光镊阵列。
[0012]作为优选的技术方案，所述微流芯片为SiO2载玻片与PDMS结构通过等离子体键合法键合而成。
[0013]作为优选的技术方案，所述微流芯片入口与出口直径为300μm。
[0014]作为优选的技术方案，所述微流控涡旋系统的微流通道直径为100μm。
[0015]作为优选的技术方案，所述突扩突缩结构的等腰三角形的底边长为500μm，高为500μm，同一微流通道相邻两个突扩突缩结构的间距为700μm。
[0016]作为优选的技术方案，所述突扩突缩结构在同一微流通道中多级排布，在不同微流通道上交错分布。
[0017]作为优选的技术方案，所述平面超透镜光镊阵列沿流体流动方向以三列为一组周期排列，每列的平面超透镜焦距相同，每组三列的平面超透镜的焦距沿流体流动方向依次增大，分别为20μm、30μm、40μm。
[0018]作为优选的技术方案，所述纳米圆柱体材料为二氧化钛；所述纳米圆柱体高为600nm；不同圈的纳米圆柱体直径不同，直径在45nm
‑
280nm之间；圆环与下一个环的间距为450μm。
[0019]作为优选的技术方案，所述光源装置包括激光光源以及空间光调制器，所述激光光源功率为50mW，出射激光波长为650nm，出射激光经空间光调制器后形成阵列的平行激光。
[0020]本专利技术的另一个方面，还提供了一种基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统的制备方法，应用于上述的基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统，包括以下步骤：
[0021]在硅基晶圆上旋涂厚50μm的SU8光刻胶层，经光刻处理，形成微通道SU8 阳模；
[0022]配备10:1的PDMS弹性体与固化剂混合液，均匀搅拌后在真空去气泡，倒入SU8阳模上，加热固化后将PDMS剥离，并在出入口分别打300μm大小的孔作为微流芯片的出口和入口，得到具有对应微流控涡旋系统和平面超透镜光镊阵列结构的流道空腔的PDMS层；
[0023]在洁净SiO2载玻片上旋涂1μm厚的电子束光刻胶PMMA层，经电子束光刻形成所需纳米结构平面图形；
[0024]通过原子层沉积技术，在PMMA层上沉积800nm厚度的TiO2层，磨去表层的TiO2层及PMMA层，保留600nm厚度的TiO2层，形成平面超透镜纳米结构；
[0025]采用等离子体键合法，将PDMS层与载有平面超透镜阵列的SiO2载玻片键合。
[0026]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0027](1)本专利技术的双重高纯度捕获模式，通过多级微尺度涡流进行不同尺寸细胞的分离并在结构涡流内富集捕获循环肿瘤细胞，最终在下游段经过光镊阵列进行二次提纯，对全血中的循环肿瘤细胞进行多级分离捕获，可以提高捕获效率；
[0028](2)本专利技术利用新兴的平面超表面技术设计多个高聚焦焦点形成光镊势阱网，改变了以往传统光镊技术聚焦捕获点单一的缺点，在两步联合捕获的方式中，上游段根据尺寸差异以及下游段根据细胞光吸收性差异的光镊捕获富集方式均为物理性无标记的捕获方式，释放过程仅需关闭光源，比传统滤网捕获方式更方便，且对细胞活性无损伤，不需要水解蛋白酶对捕获的循环肿瘤细胞进行分离，免除其捕获中的接触性损伤和释放过程的蛋白指标改变，有助于后期的细胞全基因组分析检测，并实现无损伤可控释放，从而可实现高纯度、高活性、无损伤的循环肿本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统，其特征在于，包括设置有微流控涡旋系统和平面超透镜光镊阵列的微流芯片，以及光源装置；所述微流控涡旋系统包括若干条与微流芯片入口相连的微流通道，每条微流通道包括若干个突扩突缩结构；所述突扩突缩结构为等腰三角形，其底边上的垂直平分线与微流通道重合，液体沿底边至顶点的方向通入；所有微流通道的出口汇集并与平面超透镜光镊阵列所在微流通道的入口相连；所述平面超透镜光镊阵列包括若干列平面超透镜，每列包括若干个平面超透镜，列方向与流体流动方向垂直；所述平面超透镜包括若干圈以同心圆环方式排列的纳米圆柱体；所述平面超透镜光镊阵列所在微流通道的出口与微流芯片出口相连；所述光源装置提供形成阵列的平行激光，与所述平面超透镜光镊阵列一一对应，正入射至所述平面超透镜光镊阵列。2.根据权利要求1所述基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统，其特征在于，所述微流芯片为SiO2载玻片与PDMS结构通过等离子体键合法键合而成。3.根据权利要求1所述基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统，其特征在于，所述微流芯片入口与出口直径为300μm。4.根据权利要求1所述基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统，其特征在于，所述微流控涡旋系统的微流通道直径为100μm。5.根据权利要求1所述基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统，其特征在于，所述突扩突缩结构的等腰三角形的底边长为500μm，高为500μm，同一微流通道相邻两个突扩突缩结构的间距为700μm。6.根据权利要求1所述基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统，其特征在于，所述突扩突缩结构在同一微流通道中多级排布，在不同微流通道上交错分布。7.根据权利要求1所述基于微流控与微光镊阵列的CTC富集释放系统，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张武，张梦，陈为骞，兰朝凤，郑艳华，朱必锋，陈洪彬，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：
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