CN109097245B - 一种用于细胞高效抓捕的微流控阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明属于细胞捕获装置技术领域，涉及一种用于细胞高效抓捕的微流控阵列，该微流控阵列的单体是由一段圆弧和对应的弦围成的弓形微柱，高30～50μm；弓形微柱的弦与流体方向平行，并与相邻微柱的圆弧面一一对应；相邻两列弓形微柱的中心线平行，并交错分布，相邻两行弓形微柱阵列的中心直线平行。本发明提供的微流控阵列结构简单，便于制作加工，后续可应用于微流控芯片临床检测，增加其对肿瘤细胞的抓捕率和检测的敏感性，有助于癌症的早期检测发现。

Description

一种用于细胞高效抓捕的微流控阵列
技术领域
本发明属于细胞捕获装置技术领域，涉及一种基于微流控技术并适用于微流控芯片高效抓捕细胞的微流控阵列。
背景技术
在医学领域，经常需要从临床样本如血样和尿样中分选出特定的细胞，如抓捕鉴定血样中的循环肿瘤细胞用于癌症诊断。微流控芯片具有消耗样品量少，便于集成和微型化等特点，在细胞分选方面有着巨大的优势。然而，在目前研究中，微流控芯片对细胞的抓捕率不高，限制了其在临床方面的应用。因此，设计一种新的对微流控芯片的结构，使其能够高效地对样品中的细胞进行抓捕，对于促进微流控芯片的临床应用有很大的意义。
发明内容
本发明基于微流控技术，设计一种新的细胞抓捕微流控阵列，用于对样品中的细胞进行高效抓捕，后续可应用于微流控芯片进行临床上肿瘤细胞抓捕鉴定。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于细胞高效抓捕的微流控阵列，该微流控阵列由交错分布的弓形微柱构成，如图1、2所示。每一列相邻微弓形微柱中心间隔为25.2±5μm，微柱间最小间隔为17.4μm。相邻两列弓形微柱中心所在直线平行，间隔98±5μm，并交错分布。每一行相邻弓形微柱中心间隔为196±5μm。相邻两行微柱之间中心所在直线平行，并交错分布，最小纵向间隔4.83±2.5μm。
所述的弓形微柱作为微流控阵列单体，由一段圆弧面和对应的弦围成，如图3所示，弓形微柱高30～50μm，弦长58±5μm，宽7.77±5μm，对应圆心角为60±5°，弦切角为30±5°。所述的弓形微柱弦与流体方向平行，并与相邻微柱的圆弧面一一对应。流体在经过该阵列后，流线方向与弧线走向趋于一致。
所述的微柱尺寸和阵列排列可根据待抓捕细胞的尺寸大小进行调整，保持合适间距，尽可能将流经微柱阵列的目标细胞全部捕获同时排除掉小尺寸细胞或者杂质。
本发明的特点和效果如下：
(1)弓形微柱的弦与流体方向平行，并与相邻微柱的圆弧面对应，保证流体在经过阵列间隔时，流速不会增加很大从而影响细胞抓捕。
(2)微流控阵列由交错分布弓形微柱构成，每一列相邻阵列单体之间的最小纵向间隔与目标细胞直径保持一致。因此，样品流中的细胞在通过该阵列时沿着弯曲的路径行进，从而有极大可能被阵列拦截抓捕。而相邻两行阵列单体之间的最小纵向间隔则小于目标细胞直径，目的是让样品中的小尺寸细胞或者杂质沿着近似直线的路径通过阵列而不被拦截抓捕。
(3)阵列单体由直线与圆弧面，流体在经过该阵列后，流线方向与弧线走向趋于一致，有利于阵列与样品中的细胞长时间接触黏合从而抓捕到细胞，如图4所示。
(4)当受到流体的作用时，弓形微柱的圆弧面有利于减小流体对微柱的法向力F1，增加流体对微柱的切向力F2，其也将有助于拦截抓捕样品中的细胞，即促使目标细胞易于被微柱拦截抓捕，如图5所示。
本发明最大的优势在于其结构简单，便于制作加工，后续可应用于微流控芯片临床检测，增加其对肿瘤细胞的抓捕率和检测的敏感性，有助于癌症的早期检测发现。
附图说明
图1为微流控阵列俯视示意图；
图2为微流控阵列立体示意图；
图3为阵列单体俯视示意图；
图4为二维流场中流线方向示意图；
图5为阵列单体受力示意图。
具体实施方式
下面通过具体实例进一步对本发明的应用方法进行描述。
一种用于细胞高效抓捕的微流控阵列，该微流控阵列由交错分布的弓形微柱构成，如图1、2所示。每一列相邻微弓形微柱中心间隔为25.2μm。相邻两列弓形微柱中心所在直线平行，间隔98μm，并交错分布。每一行相邻弓形微柱中心间隔为196μm。相邻两行微柱之间中心所在直线平行，并交错分布，间隔4.83μm。所述的弓形微柱作为微流控阵列单体，由一段圆弧面和对应的弦围成，如图3所示，弓形微柱高40μm，弦长58μm，弓形微柱最宽处为7.77μm，对应圆心角为60°，弦切角为30°。
制备方法为：
首先采用CAD软件绘制上述微流控阵列的结构图，然后打印到铬板上制作掩膜，利用该掩膜通过干法刻蚀技术将阵列结构刻蚀到硅板上制得阳膜，接着可使用经典的模塑法制备微流控芯片，该阵列即被加工到微流控芯片内部通道。经过表面修饰之后，该微流控芯片即可用于肿瘤细胞抓捕鉴定。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于细胞高效抓捕的微流控阵列，其特征在于，所述的微流控阵列由交错分布的弓形微柱构成，每一列相邻阵列单体之间的最小纵向间隔与目标细胞直径保持一致，相邻两行阵列单体之间的最小纵向间隔则小于目标细胞直径；所述的弓形微柱作为微流控阵列单体，由一段圆弧面和对应的弦围成，弓形微柱弦与流体方向平行，并与相邻微柱的圆弧面一一对应；所述的微柱尺寸和阵列排列根据待抓捕细胞的尺寸大小进行调整；
所述的相邻两列弓形微柱中心所在直线平行，并交错分布；所述的相邻两行微柱之间中心所在直线平行，并交错分布；
所述的弓形微柱高30～50μm，弦长58±5μm，宽7.77±5μm，对应圆心角为60±5°，弦切角为30±5°。
2.根据权利要求1所述的一种用于细胞高效抓捕的微流控阵列，其特征在于，所述的每一列相邻微弓形微柱中心间隔为25.2±5μm，微柱间最小间隔为17.4μm；相邻两列弓形微柱中心间隔为98±5μm。
3.根据权利要求1所述的一种用于细胞高效抓捕的微流控阵列，其特征在于，每一行相邻弓形微柱中心间隔为196±5μm；相邻两行微柱之间最小纵向间隔为4.83±2.5μm。
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