CN110093247A - 一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片 - Google Patents

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Abstract

一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，由芯片主体和底片连接构成，芯片主体中的芯片腔室设有样本入口、进样隔离柱、富集筛选区、捕获区、非靶标细胞废液出口和靶标细胞废液出口；待处理的血液样本从样本入口进入芯片腔室，血液样本经进样隔离柱一分为二进入富集筛选区，富集筛选区将大于临界分离直径的靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞依次富集筛选出来，成为靶标细胞液，剩余血细胞液从非靶标细胞废液出口排出芯片腔室；靶标细胞液进入捕获区，捕获区将靶标细胞捕获，剩余细胞液从靶标细胞废液出口排出芯片腔室；本发明贴合现实应用，同时能够实现高捕获率、高纯度和高通量，提升现有微流控芯片中的性能。

Description

一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片
技术领域
本发明涉及生物医学微流控芯片技术领域，特别涉及一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片。
背景技术
循环肿瘤细胞的概念早在1869年由澳大利亚学者Ashworth提出，是游离于血液循环系统中的肿瘤细胞，被认为是肿瘤发生转移的必要前提，也是肿瘤患者术后复发的重要诱因，同时还是激发癌症致死机制的重要因素。因此，早期检测循环肿瘤细胞有着重要的临床意义。
据报道，在转移性乳腺癌的小鼠肿瘤模型中，循环肿瘤细胞的粘附团体较少(小于5％)，却有着高比例的转移能力，同时对乳腺癌患者的临床研究中发现，在外周血中发现循环肿瘤细胞粘附团体的患者，往往无进展生存期更短。因此，对循环肿瘤细胞的粘附团体进行研究就显得尤为重要。
然而目前所存在的技术中，作用对象多为单个循环肿瘤细胞，富集捕获后的细胞未分类，无法实现针对性的下游分析；同时，易导致其他尺寸循环肿瘤细胞的丢失，芯片捕获效率低、纯度低，不便于后续的应用推广。
中国专利CN108671971A公开了一种分离循环肿瘤细胞及团簇的微流控装置，该装置能够将循环肿瘤细胞阴性分离。但是，该装置分离条件单一，针对不同规格尺寸循环肿瘤细胞，没有设置不同的分离条件，所分离的细胞无实质性尺寸的不同；同时该装置需对样本进行前处理，分离过程繁琐，集成度不高，多步操作易导致细胞的丢失，同时，分离的循环肿瘤细胞纯度低，较多血细胞的掺杂。
中国专利CN107402295A公开了一种基于DLD技术，分离纯化循环肿瘤细胞的芯片，该芯片能够将循环肿瘤细胞从外周血中分离纯化出来。但是，该芯片中分离纯化条件单一，无法实现不同规格尺寸循环肿瘤细胞的处理；同时，芯片中分离纯化条件主要针对某一个规格尺寸设置，易导致其他规格尺寸循环肿瘤细胞的丢失，影响分离纯化效率。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，更加贴合现实应用，便于后续的精准医疗诊断，同时能够实现高捕获率、高纯度和高通量，提升现有微流控芯片中的性能。
为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，由芯片主体和底片连接构成，芯片主体中设有芯片腔室，芯片腔室设有样本入口100、进样隔离柱200、富集筛选区、捕获区、非靶标细胞废液出口610和靶标细胞废液出口620；
待处理的血液样本从样本入口100进入芯片腔室，血液样本经进样隔离柱200一分为二进入富集筛选区，富集筛选区在多级DLD微柱的作用下，将大于临界分离直径的靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞依次富集筛选出来，成为靶标细胞液，剩余血细胞液成为非靶标细胞废液，从非靶标细胞废液出口610排出芯片腔室；靶标细胞液进入捕获区，捕获区基于靶标细胞的特性，将靶标细胞捕获，剩余细胞液成为靶标细胞废液，从靶标细胞废液出口620排出芯片腔室。
所述的富集筛选区由多级DLD微柱组成，包括细胞团富集筛选阵列310、细胞簇富集筛选阵列320和单细胞富集筛选阵列330，对应的临界分离直径分别为20-24微米、16-20微米和12-16微米，分别实现对靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞富集筛选。
所述的多级DLD微柱的横截面为“工”字形、三角形、正方形、圆柱形、“L”形、椭圆形和异形结构中的一种或多种。
所述的捕获区为表达捕获区或尺寸捕获区，表达捕获区基于靶标细胞的表面蛋白表达实现捕获，尺寸捕获区基于靶标细胞的物理尺寸实现捕获。
所述的表达捕获区由表达捕获微柱组成，包括细胞团表达捕获阵列410、细胞簇表达捕获阵列420和单细胞表达捕获阵列430；所述的尺寸捕获区由尺寸捕获微柱组成，包括细胞团尺寸捕获阵列510、细胞簇尺寸捕获阵列520和单细胞尺寸捕获阵列530。
所述的表达捕获微柱或尺寸捕获微柱的横截面为“工”字形、三角形、正方形、圆柱形、“L”形、椭圆形和异形结构中的一种或多种。
所述的表达捕获微柱的表面修饰抗体为EpCAM、CK8、CK19、PD-L1和HER2(EGFR)中的一种或多种。
所述的尺寸捕获微柱组成捕获腔室，捕获腔室包括“中心腔室”和“边界腔室”，“中心腔室”中的特征垂直尺寸和特征水平尺寸，作为精准捕捉靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞的特征尺寸。
所述的芯片主体材料为玻璃、PMMA、PDMS和聚合物中的一种或多种；聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、天然橡胶、丁苯橡胶、聚氯乙烯和聚醚醚酮中的一种或多种；所述的底片材料为单晶硅片、PDMS、PMMA或玻璃中的一种或多种。
所述的血液样本为血液经PBS缓冲液稀释的稀释液，其中，血液和PBS缓冲液的体积比为1∶1-30之间，血液样本进样速度为1-30ml/h之间。
所述的细胞团为4个及以上靶标细胞的粘附团体，粘附团体的直径在24微米以上。
所述的细胞簇为2-3个靶标细胞的粘附团体，粘附团体的直径通常在18-24微米之间。
所述的单细胞即单个靶标细胞，其直径在12-18微米之间。
所述的靶标细胞是循环肿瘤细胞，为人乳腺癌细胞、结直肠癌细胞、前列腺癌细胞、黑色素瘤细胞和膀胱癌细胞中的一种或多种；所述的非靶标细胞为红细胞、血小板和白细胞中的一种或多种。
所述的下游检测包括荧光原位杂交(FISH)、次世代测序技术(NGS)和免疫荧光染色。
本发明的有益效果为：
本发明的微流控芯片，利用确定性侧向位移的原理，依据靶标细胞和血细胞在尺寸上的差异，来实现血液样本的初步富集筛选；随后，基于靶标细胞的表面蛋白表达或物理尺寸，对靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞实现精准捕获；与现有技术相比，开创性的将靶标细胞分类富集捕获，便于后续的下游分析和应用，具体拥有以下优点：
(1)本发明微流控芯片开创性的将靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞概念提出，并独立的进行富集捕获，使得后续的下游研究更具有针对性，便于在医疗使用上对患者的个性化检测。
(2)本发明微流控芯片富集捕获的靶标细胞物理尺寸逐渐由大到小，将细胞团、细胞簇和单细胞依次富集捕获，可以有效避免同类微流控芯片中常见的进样堵塞现象，可以大幅度提升芯片的进样流畅性和通量，使得芯片的稳定性大大提高。
(3)本发明微流控芯片中捕获腔室结构独特，三点支撑的方式可以保证对靶标细胞捕获的可靠性，具有较高的捕获效率；同时捕获微柱的结构尺寸更大，便于加工和键合，也有效避免样本进样过程中气泡的产生。
(4)本发明微流控芯片利用确定性侧向位移的原理以及靶标细胞的生物物理特性，将对靶标细胞的富集和捕获集成于一个微流控芯片中；芯片内部集成度高，加工简单成本低廉，同时，芯片可操作性强，便于后续推广。
附图说明
图1为本发明实施例1采用表达捕获区的微流控芯片的结构示意图。
图2为本发明实施例2采用尺寸捕获区的微流控芯片的结构示意图。
图3为样本入口结构示意图。
图4为非靶标细胞废液出口结构示意图。
图5为扫描电子显微镜(SEM)拍摄的多级DLD微柱。
图6为细胞团富集筛选阵列结构示意图。
图7为细胞簇富集筛选阵列结构示意图。
图8为单细胞富集筛选阵列结构示意图。
图9为表达捕获微柱结构示意图。
图10为扫描电子显微镜(SEM)拍摄的尺寸捕获微柱。
图11为尺寸捕获区中捕获腔室结构示意图。
图12为“中心腔室”特征尺寸结构示意图。
图13为细胞团表达捕获阵列捕获的细胞团。
图14为细胞簇表达捕获阵列捕获的细胞簇。
图15为单细胞表达捕获阵列捕获的单细胞。
图16为细胞团尺寸捕获阵列捕获的细胞团。
图17为细胞簇尺寸捕获阵列捕获的细胞簇。
图18为单细胞尺寸捕获阵列捕获的单细胞。
图19为“边界腔室”捕获的细胞。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案、操作方式和更好的显现本发明的效果，下面将结合附图和实施例，对本发明作详细的说明。在此，需要说明的是此处具体的实施例仅仅为了解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1，如图1所示，采用表达捕获区，一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，由芯片主体和底片连接构成，芯片主体中设有芯片腔室，芯片腔室设有样本入口100、进样隔离柱200、富集筛选区、表达捕获区、非靶标细胞废液出口610和靶标细胞废液出口620；
待处理的血液样本从样本入口100进入芯片腔室，血液样本经进样隔离柱200一分为二进入富集筛选区，富集筛选区在多级DLD微柱的作用下，将大于临界分离直径的靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞依次富集筛选出来，成为靶标细胞液，剩余血细胞液成为非靶标细胞废液，从非靶标细胞废液出口610排出芯片腔室；靶标细胞液进入表达捕获区，表达捕获区基于靶标细胞表面蛋白表达，依次将三种靶标细胞精准捕获，剩余细胞液成为靶标细胞废液，从靶标细胞废液出口620排出芯片腔室。
如图3、4所示，所述的富集筛选区由多级DLD微柱组成，多级DLD微柱方向和进样方向逆时针夹有一个锐角，经进样隔离柱200分成对称的两部分。
多级DLD微柱的横截面为“工”字形、三角形、正方形、圆柱形、“L”形、椭圆形和异形结构中的一种或多种；扫描电子显微镜(SEM)下，如图5所示，在本实施例中为等腰三角形，等腰三角形的底边水平，顶点指向进样隔离柱。
如图6-8所示，所述的富集筛选区包括细胞团富集筛选阵列310、细胞簇富集筛选阵列320和单细胞富集筛选阵列330，对应的临界分离直径分别为20-24微米、16-20微米和12-16微米，分别实现对靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞富集筛选。
细胞团富集筛选阵列310中DLD微柱的偏移率为0.1，横截面等腰三角形的高为65-75微米，底边与高的比率(底边/高)为0.7-0.85，相邻微柱间距为65-80微米。
细胞簇富集筛选阵列320中DLD微柱的偏移率为0.1，横截面等腰三角形的高为55-65微米，底边与高的比率(底边/高)为0.7-0.85，相邻微柱间距为50-65微米。
单细胞富集筛选阵列330中DLD微柱的偏移率为0.1，横截面等腰三角形的高为40-50微米，底边与高的比率(底边/高)为0.7-0.85，相邻微柱间距为35-50微米。
所述的偏移率指的是相邻两同水平微柱中间，所包含微柱列个数的倒数；相邻微柱间距指的是两相邻微柱在垂直方向或水平方向的最小间距。
所述的表达捕获区由表达捕获微柱组成，包括细胞团表达捕获阵列410、细胞簇表达捕获阵列420和单细胞表达捕获阵列430。
所述的表达捕获微柱的横截面为“工”字形、三角形、正方形、圆柱形、“L”形、椭圆形和异形结构中的一种或多种；如图9所示，在本实施例中为底部半圆，上部半椭圆的异形结构，该异形结构对靶标细胞有高的捕获效率。
所述的表达捕获微柱的表面修饰抗体为EpCAM、CK8、CK19、PD-L1和HER2(EGFR)中的一种或多种；在本实施例中采用EpCAM抗体，其中EpCAM抗体修饰过程为：
(1)芯片微柱表面氧等离子处理5分钟，表面产生大量的-OH；
(2)室温下修饰4％(w/v)三甲氧基硅烷(3-巯基丙基)45分钟，使-OH与Si之间形成Si-O-Si共价键；
(3)室温下修饰偶联剂N-(4-马来酰亚胺丁酰基氧)琥珀酰亚胺(GMBS，1μm)30分钟，微柱表面依次修饰上-OH、-SH和-NHS化学键；
(4)室温下修饰10μg/ml的链霉亲和素溶液(NeutrAvidin)25-30分钟，PBS缓冲液清洗；
(5)配置1％(w/v)BSA和0.09％(w/v)叠氮化钠(Sodium Azide)生物素标记的EpCAM抗体溶液，浓度为10μg/ml，室温下处理15-30分钟，PBS缓冲液清洗，芯片干燥，室温下存储。
所述的芯片主体材料为玻璃、PMMA、PDMS和聚合物中的一种或多种；聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、天然橡胶、丁苯橡胶、聚氯乙烯和聚醚醚酮中的一种或多种；所述的底片材料为单晶硅片、PDMS、PMMA或玻璃中的一种或多种；在本实施例中芯片主体材料为PDMS，底片材料为玻璃，经等离子清洗机表面清洗后键合。
实施例2，如图2所示，采用尺寸捕获区，一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，由芯片主体和底片连接构成，芯片主体中设有芯片腔室，芯片腔室设有样本入口100、进样隔离柱200、富集筛选区、尺寸捕获区、非靶标细胞废液出口610和靶标细胞废液出口620；
待处理的血液样本从样本入口100进入芯片腔室，血液样本经进样隔离柱200一分为二进入富集筛选区，富集筛选区在多级DLD微柱的作用下，将大于临界分离直径的靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞依次富集筛选出来，成为靶标细胞液，剩余血细胞液成为非靶标细胞废液，从非靶标细胞废液出口610排出芯片腔室；靶标细胞液进入尺寸捕获区，尺寸捕获区基于靶标细胞物理尺寸，依次将三种靶标细胞精准捕获，剩余细胞液成为靶标细胞废液，从靶标细胞废液出口620排出芯片腔室。
如图3、4所示，所述的富集筛选区由多级DLD微柱组成，多级DLD微柱方向和进样方向逆时针夹有一个锐角，经进样隔离柱200分成对称的两部分。
多级DLD微柱的横截面为“工”字形、三角形、正方形、圆柱形、“L”形、椭圆形和异形结构中的一种或多种；扫描电子显微镜(SEM)下，如图5所示，在本实施例中为等腰三角形，等腰三角形的底边水平，顶点指向进样隔离柱。
如图6-8所示，所述的富集筛选区包括细胞团富集筛选阵列310、细胞簇富集筛选阵列320和单细胞富集筛选阵列330，对应的临界分离直径分别为20-24微米、16-20微米和12-16微米，分别实现对靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞富集筛选。
细胞团富集筛选阵列310中DLD微柱的偏移率为0.1，横截面等腰三角形的高为65-75微米，底边与高的比率(底边/高)为0.7-0.85，相邻微柱间距为65-80微米。
细胞簇富集筛选阵列320中DLD微柱的偏移率为0.1，横截面等腰三角形的高为55-65微米，底边与高的比率(底边/高)为0.7-0.85，相邻微柱间距为50-65微米。
单细胞富集筛选阵列330中DLD微柱的偏移率为0.1，横截面等腰三角形的高为40-50微米，底边与高的比率(底边/高)为0.7-0.85，相邻微柱间距为35-50微米。
所述的偏移率指的是相邻两同水平微柱中间，所包含微柱列个数的倒数；相邻微柱间距指的是两相邻微柱在垂直方向或水平方向的最小间距。
电子扫描显微镜(SEM)下，如图10所示，所述的尺寸捕获区由尺寸捕获微柱组成，包括细胞团尺寸捕获阵列510、细胞簇尺寸捕获阵列520和单细胞尺寸捕获阵列530。
尺寸捕获微柱的横截面为“工”字形、三角形、正方形、圆柱形、“L”形、椭圆形和异形结构中的一种或多种；在本实施例中为月牙形结构，所述的月牙形结构的圆弧防止细胞滞留，帮助细胞进样，避免堵塞。
如图11所示，尺寸捕获微柱组成捕获腔室，包括“中心腔室”和“边界腔室”，“中心腔室”主要实现对靶标细胞的捕获，“边界腔室”辅助捕获靶标细胞，帮助提升芯片捕获效率。
如图12所示，“中心腔室”有特征垂直尺寸和特征水平尺寸，该两种尺寸作为精准捕捉靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞的特征尺寸。
细胞团尺寸捕获阵列510中，“中心腔室”的特征垂直尺寸为20-25微米，特征水平尺寸为20-25微米。
细胞簇尺寸捕获阵列520中，“中心腔室”的特征垂直尺寸为15-20微米，特征水平尺寸为15-20微米。
单细胞尺寸捕获阵列530中，“中心腔室”的特征垂直尺寸为10-15微米，特征水平尺寸为10-15微米。
所述芯片主体材料为玻璃、PMMA、PDMS和聚合物中的一种或多种；聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、天然橡胶、丁苯橡胶、聚氯乙烯和聚醚醚酮中的一种或多种；所述的底片材料为单晶硅片、PDMS、PMMA或玻璃中的一种或多种；在本实施例中芯片主体材料为PDMS，底片材料为玻璃，经等离子清洗机表面清洗后键合。
下面结合实验，对实施例1、2中微流控芯片在不同条件下的效果进行描述。
实验例1：采用实施例2的微流控芯片，检测进样通量对微流控芯片捕获效率的影响。
健康志愿者血液5ml加入人乳腺癌细胞MCF-7(HTB-22TM，人乳腺癌细胞系，ATCC，美国)的细胞团、细胞簇和单细胞分别为20、30和100个，用PBS缓冲液以体积比例为1∶10(血液：PBS缓冲液)稀释，该稀释液即为血液样本。
本实验例共进行5组实验，每组实验重复3次，保证实验效果的可靠性，实验组1-5分别对应通量为0.6ml/h、1.0ml/h、3.0ml/h、5.0ml/h和10.0ml/h。
用注射泵LSP01-1A将血液样本泵入芯片腔室，经富集筛选区300的初步富集筛选和尺寸捕获区500的精准捕获，得到不同规格尺寸的靶标细胞；对靶标细胞染色并于荧光倒置显微镜Ti-S下观察计数，所得细胞计数结果取平均值，并取整。
相关数据见表格1所示，根据表格中实验结果，选择进样通量3.0ml/h为最优进样通量，并在后续实验例中采用。
表格1进样通量对芯片捕获效率的影响
实施例2微流控芯片 细胞团 细胞簇 单细胞 捕获效率
实验组1 19 28 98 96.7％
实验组2 20 27 97 96.0％
实验组3 19 27 95 94.0％
实验组4 17 24 89 86.7％
实验组5 17 21 85 82.0％
实验例2：采用实施例1和实施例2的微流控芯片，检测本发明微流控芯片捕获靶标细胞的纯度。
健康志愿者血液5ml加入人乳腺癌细胞MCF-7(HTB-22TM，人乳腺癌细胞系，ATCC，美国)的细胞团、细胞簇和单细胞分别为10、10和50个，用PBS缓冲液以体积比例为1：10(血液：PBS缓冲液)稀释，该稀释液即为血液样本。
本实验例共进行6组实验，每组实验重复3次，保证实验效果的可靠性；实验组6-8采用实施例1的微流控芯片，实验组9-11采用实施例2的微流控芯片，进样通量为3.0ml/h。
用注射泵LSP01-1A将血液样本泵入芯片腔室，经富集筛选区300的初步富集筛选和捕获区的精准捕获，得到不同规格尺寸的靶标细胞；对靶标细胞染色并于荧光倒置显微镜Ti-S下观察计数，所得细胞计数结果取平均值，并取整。相关数据见表格2、3所示。
如图13-15所示，实验组6-8中，表达捕获微柱的捕获效果；如图16-18所示，实验组9-11中，“中心腔室”的捕获效果；如图19所示，实验组9-11中，“边界腔室”的捕获效果。
表格2 实施例1微流控芯片的捕获纯度
实施例1微流控芯片 细胞团 细胞簇 单细胞 红细胞 白细胞 捕获纯度
实验组6 10 9 45 3 3 91.4％
实验组7 8 10 49 0 5 93.1％
实验组8 9 7 49 0 3 95.6％
表格3实施例2微流控芯片的捕获纯度
实施例2微流控芯片 细胞团 细胞簇 单细胞 红细胞 白细胞 捕获纯度
实验组9 9 10 48 2 0 97.1％
实验组10 10 9 50 4 3 90.8％
实验组11 10 7 47 0 1 98.5％
实验例3：采用实施例2的微流控芯片，检测微流控芯片所捕获靶标细胞的活性。
取5组来自不同人乳腺癌患者的样本，各为5ml，用EDTA抗凝管存储，PBS缓冲液以体积比例为1∶10(血液：PBS缓冲液)稀释，该稀释液即为血液样本。
本实验例共进行5组实验，每组实验重复3次，保证实验效果的可靠性，实验组12-15采用不同患者的样本进行实验，进样通量为3.0ml/h。
用注射泵LSP01-1A将血液样本泵入芯片腔室，经富集筛选区300的初步富集筛选和尺寸捕获区500的精准捕获，得到不同规格尺寸的靶标细胞；对靶标细胞染色并于荧光倒置显微镜Ti-S下观察计数，所得细胞计数结果取平均值，并取整。相关数据见表格4所示。
表格4微流控芯片捕获靶标细胞的活性
实施例2微流控芯片 细胞团 成活 细胞簇 成活 单细胞 成活 成活率
实验组12 2 2 4 4 10 8 87.5％
实验组13 1 1 6 5 9 9 93.7％
实验组14 3 3 2 2 12 11 94.1％
实验组15 0 0 0 0 3 3 100.0％
实验组16 7 5 3 3 7 7 88.2％
实验结果分析：
从表格1可以看到，随着进样通量的提升，捕获效率呈现下降趋势。实施例2中微流控芯片，整体捕获效率在82.0％以上，和现有技术成果相比，捕获效果较好。对比实验组1-3，当进样通量为3.0ml/h时，有着较高的捕获效率为94.0％，同时保证微流控芯片有着较高的样本处理效率，故选择进样通量3.0ml/h为最优进样通量。
从表格2、3对比来看，捕获结果中，非靶标细胞较少，能够最大限度的降低非靶标细胞对后续下游分析的影响。其中，最低捕获纯度为90.8％，最高捕获纯度达到98.5％，故本发明微流控芯片有着较高的捕获纯度。
从表格4可以看到，对比5组实验结果，所捕获的靶标细胞成活率在87.5％以上，其中，实验组15中所捕获的靶标细胞成活率100.0％。实施例2微流控芯片的实验效果中，整体具有良好的细胞活性，保证了对靶标细胞的后续下游分析。
上述实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明可为的实施方式和变更实施例，均应包含于本发明的技术方案。

Claims (10)

1.一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，由芯片主体和底片连接构成，其特征在于：芯片主体中设有芯片腔室，芯片腔室设有样本入口(100)、进样隔离柱(200)、富集筛选区、捕获区、非靶标细胞废液出口(610)和靶标细胞废液出口(620)；
待处理的血液样本从样本入口(100)进入芯片腔室，血液样本经进样隔离柱(200)一分为二进入富集筛选区，富集筛选区在多级DLD微柱的作用下，将大于临界分离直径的靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞依次富集筛选出来，成为靶标细胞液，剩余血细胞液成为非靶标细胞废液，从非靶标细胞废液出口(610)排出芯片腔室；靶标细胞液进入捕获区，捕获区基于靶标细胞的特性，将靶标细胞捕获，剩余细胞液成为靶标细胞废液，从靶标细胞废液出口(620)排出芯片腔室。
2.根据权利要求1所述的一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，其特征在于：所述的富集筛选区由多级DLD微柱组成，包括细胞团富集筛选阵列(310)、细胞簇富集筛选阵列(320)和单细胞富集筛选阵列(330)，对应的临界分离直径分别为20-24微米、16-20微米和12-16微米，分别实现对靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞富集筛选。
3.根据权利要求1所述的一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，其特征在于：所述的多级DLD微柱的横截面为“工”字形、三角形、正方形、圆柱形、“L”形、椭圆形和异形结构中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，其特征在于：所述的捕获区为表达捕获区或尺寸捕获区，表达捕获区基于靶标细胞的表面蛋白表达实现捕获，尺寸捕获区基于靶标细胞的物理尺寸实现捕获。
5.根据权利要求4所述的一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，其特征在于：所述的表达捕获区由表达捕获微柱组成，包括细胞团表达捕获阵列(410)、细胞簇表达捕获阵列(420)和单细胞表达捕获阵列(430)；所述的尺寸捕获区由尺寸捕获微柱组成，包括细胞团尺寸捕获阵列(510)、细胞簇尺寸捕获阵列(520)和单细胞尺寸捕获阵列(530)。
6.根据权利要求5所述的一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，其特征在于：所述的表达捕获微柱或尺寸捕获微柱的横截面为“工”字形、三角形、正方形、圆柱形、“L”形、椭圆形和异形结构中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，其特征在于：所述的表达捕获微柱的表面修饰抗体为EpCAM、CK8、CK19、PD-L1和HER2(EGFR)中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，其特征在于：所述的尺寸捕获微柱组成捕获腔室，捕获腔室包括“中心腔室”和“边界腔室”，“中心腔室”中的特征垂直尺寸和特征水平尺寸，作为精准捕捉靶标细胞的细胞团、细胞簇和单细胞的特征尺寸。
9.根据权利要求1所述的一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，其特征在于：所述的芯片主体材料为玻璃、PMMA、PDMS和聚合物中的一种或多种；聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、天然橡胶、丁苯橡胶、聚氯乙烯和聚醚醚酮中的一种或多种；所述的底片材料为单晶硅片、PDMS、PMMA或玻璃中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的一种富集捕获不同规格尺寸靶标细胞的微流控芯片，其特征在于：所述的血液样本为血液经PBS缓冲液稀释的稀释液，其中，血液和PBS缓冲液的体积比为1：1-30之间，血液样本进样速度为1-30ml/h之间。
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