CN116273233A - 循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片及其制备方法,包括相互键合的PDMS基片和载玻片,其微流道包括进液流道、阵列式泳道和出液流道,泳道沿其轴向等间距分布有数个微流凹槽阵列单元,微流凹槽阵列单元包括沿泳道轴向等间距依次分布的第一微流凹槽阵列至第六微流凹槽阵列,第一微流凹槽阵列由L个W型微流凹槽沿泳道轴向等间距排布而成,W型微流凹槽的横向尺寸与泳道横向尺寸相等;第i微流凹槽阵列的结构以串联的双W型微流凹槽为偏移主体,基于第一微流凹槽阵列沿泳道横向偏移第i预设尺寸得到,且偏移的方向相同;载玻片的内表面负载有捕获探针。本发明的微流控芯片的CTC细胞捕获率≥95%、CTC细胞的富集纯度≥80%。

Description

循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片及其制备方法
技术领域
本发明属于生物检测技术领域,具体涉及一种循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片及其制备方法。
背景技术
肿瘤检测,从早期良恶性筛查、手术治疗以及各种常规放化疗以及靶向与免疫用药治疗,贯穿整个发病与治疗周期。常规成像技术,如PET-CT以及MRI等,可用于初步确认恶性肿瘤的发生,但是临床精准确诊以及临床治疗方案的制定需要同时进行患者组织进行IHC检测,即侵入性组织活检。然而就目前检测方法而言,IHC检测对取样要求较高,且存在一定主观性与异质性,受检测抗体质量、检测过程(如固定、染色)等因素影响;同时,部分肿瘤患者中晚期肿瘤组织很难获取,所以IHC检测虽然是目前临床肿瘤患者检测的金标准,由于上述原因仍然存在着一定的局限性。
近年来,液体活检(liquid biopsies)由于其非侵入性和采样过程简单对癌症筛查与辅助诊断越来越有吸引力。液体活检与传统的组织活检相比是一项革命性的技术,它可以呈现肿瘤的静态快照,具有独特而巨大的优势;它提供了关于“实时”癌症负担的信息,并揭示了疾病随时间的演变和异质性。液体活检的主要目标包括循环肿瘤细胞(CTC)、循环肿瘤DNA(ctDNA)和细胞外囊泡。从原发或转移性癌症进入血液的肿瘤细胞被称为CTC。
CTC分离技术根据细胞本身的物理特性或表面表达的特异性抗原可分为两大类。每一类又衍生出不同的方法,其中膜过滤、密度梯度离心、免疫亲和力是比较常用的方法,但单一的方法有其独特的优点也有其不足之处。膜过滤是依据细胞大小来分离CTC的方式,在过滤孔径的选择中会相应的丢失一部分CTC;密度梯度离心是依据细胞间密度差异的原理将CTC富集在单核细胞层中,缺点是白细胞不能轻易的被去除。免疫亲和力是依据CTC表面特异性抗原与捕获抗体的特异性结合来富集CTC的方式,缺点是全血样本存在红细胞、白细胞等各类干扰,会影响CTC与捕获抗体的特异性结合以及结合后的分离。分离富集的CTC细胞进一步通过免疫细胞化学与免疫荧光或其他技术进行鉴定。
随着CTC分离和捕获技术不断的更新迭代,富集效率和纯度也不断提高。其中,基于微流控芯片的CTC富集捕获平台的开发是近年来CTC液体活检领域研究的热点;它不仅可以利用细胞物理特性差异(如大小差异与电荷差异)以及组合微流体力学(如剪切力组合模式)进行CTC细胞分离,还可以利用细胞表面抗原与微流控芯片基底层的功能化修饰捕捉抗体以进行免疫亲和力组合分离CTC。由于微流控芯片腔室几何结构根据CTC细胞与芯片内腔接触的比表面积设计,芯片内腔反应体积一般控制10-100微升,且通过芯片腔室的微流体力学与角度的设计调整,更能完整保持富集到CTC细胞形态,因此与常规负向免疫磁珠或正向的疫磁珠富集CTC相比,具有血液样本用量少、成本低、CTC富集捕获灵敏与特异性高的特点。
目前市场上CTC-chip、HB-Chip和CTC-iChip是基于微流控芯片富集的最具有代表性的CTC捕获鉴定平台,这些平台微流控芯片的设计通过CTC靶细胞表面特定抗原与微流控通道表面结构修饰的生物活性分子蛋白抗体以及核酸配体,利用免疫亲和力进行CTC细胞的捕获富集,或者通过CTC细胞物理特性与电荷分布结合微流控芯片内腔微流体力学设计并通过调整剪切力方向与大小,从而进行CTC细胞的富集分离。
随着微纳芯片制造技术的发展,通过设计改造微流控芯片构造来增强CTC富集效率成为可能。典型的微流体装置设计成凹槽人字形(HB,grooved herringbone)结构,已经被证明可以分离富集CTC,通过拉伸HB结构与改变微流体的流线模式改变细胞表面相互作用,从而使CTC捕捉率高达93%,且纯度接近14%。随后据此开发了HB微流控设计的各种衍生微流控芯片产品,例如,通过将纳米结构设计(包括纳米柱和纳米尼龙搭扣)并入微流体芯片以增加总表面积并增强细胞表面相互作用;这些微流控结构设计显示了更好的CTC捕获效率。然而,基于凹槽HB微流控芯片构造的一个主要限制是微流道中的剪切应力分布不均匀,导致白细胞(WBC)捕获在具有极低剪切应力的区域中,而牺牲了微流控芯片的CTC富集捕捉的纯度。
发明内容
基于现有技术中存在的上述缺点和不足,本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个,换言之,本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片及其制备方法。
为了达到上述发明目的,本发明采用以下技术方案:
一种循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片,包括相互键合的PDMS基片和载玻片;PDMS基片的内表面具有微流道,微流道与载玻片的内表面形成微流体通道,所述微流道包括进液流道、阵列式泳道和出液流道,阵列式泳道包括等间距并列分布的N条泳道,各条泳道的入口和出口分别与进液流道和出液流道连通;其中,N为整数;
所述泳道沿其轴向等间距分布有数个微流凹槽阵列单元,微流凹槽阵列单元包括沿泳道轴向等间距依次分布的第一微流凹槽阵列至第六微流凹槽阵列,第一微流凹槽阵列由L个W型微流凹槽沿泳道轴向等间距排布而成,W型微流凹槽的对称轴与泳道轴向的对称轴重合,W型微流凹槽的W开口朝向泳道的进液口,W型微流凹槽的横向尺寸与泳道横向尺寸相等;
第i微流凹槽阵列的结构以串联的双W型微流凹槽为偏移主体,基于第一微流凹槽阵列沿泳道横向偏移第i预设尺寸得到,且偏移的方向相同;其中,第i预设尺寸为i*D/6,i取值为2~6的整数,D为泳道横向尺寸;
所述载玻片的内表面对应于微流体通道负载有捕获探针。
作为优选方案,所述进液流道为树根状结构,包括沿进液流向依次连通的主分支流道、次分支流道和泳道连接流道,主分支流道的入口与PDMS基片的进液口连通。
作为优选方案,所述主分支流道、次分支流道和泳道连接流道均为弧形流道结构。
作为优选方案,所述进液流道的对称轴与阵列式泳道的轴向对称轴重合。
作为优选方案,所述捕获探针为双功能交联剂、链霉亲和素、以及生物素化单克隆抗体依次偶联。
作为优选方案,所述捕获探针还包括有生物素化的肿瘤关键标志物抗体。
作为优选方案,所述生物素化的肿瘤关键标志物抗体包括生物素化的EpCAM抗体、生物素化的CSV抗体与生物素化VIM(vimentin)抗体中的至少一种。
作为优选方案,所述N取值为4~10中的偶数,L取值为8~15。
作为优选方案,循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片,循环肿瘤细胞的捕获率≥95%,循环肿瘤细胞的富集纯度≥80%。
本发明还提供如上任一项方案所述的微流控芯片的制备方法,包括以下步骤:
S1、将等离子体清洗后的硅片上匀涂光刻胶,加热烘干之后依次进行曝光、加热、显影得到光刻胶纳米阵列;再以光刻胶纳米阵列为基础浇筑PDMS胶,打孔割胶后进行等离子清洗,键合后得到PDMS基片;
S2、将氧等离子体处理处理后的载玻片,进行捕获探针组分-双功能交联剂、链霉亲和素、以及生物素化单克隆抗体的依次偶联负载
S3、将氧等离子体处理后的PDMS微流控流道基片以及捕获探针偶联负载的载玻片进行键合。
本发明与现有技术相比,有益效果是:
(1)本发明对泳道结构进行了独创性改进,改变了以往典型微流控芯片剪切力分布不均匀导致的白细胞微流控芯片截留率高的问题,CTC细胞捕获率≥95%和CTC细胞的富集纯度≥80%;
(2)本发明进液流道的弧形流道的结构设计,有利于保证CTC活细胞形态的完整性,防止破裂;
(3)本发明可实现在极少血液样本量(0.2-1mL)情况下,也能显示了更高的CTC捕获效率,并在乳腺癌、肺癌、前列腺癌以及结直肠癌等不同癌症表型患者CTC检测中均证明了其临床实用性;
(4)本发明对微流控芯片的微流体通道的特定双官能团的功能化修饰设计以及链霉亲和素的偶联,实现CTC分离富集信号的级联扩大反应,更能高效进行CTC富集;
(5)本发明进一步对微流控芯片的微流体通道进行了生物素化的上皮型型标志物EPCAM与间质型肿瘤标物CSV偶联,从而实现了一次性同时进行上皮型CTC、间质型CTC、以及上皮间质转化型CTC三类亚型的高效富集;相比现有单纯基于上皮型或间质型或者单纯基于某一肿瘤标志物富集的CTC系统,更能全面与灵敏的进行多种肿瘤患者外周血CTC分离与富集;
(6)本发明的微流控芯片基于不同肿瘤分型的各种体液的循环稀有细胞譬如CTC的多种标志物组合免疫鉴定,可以避免以肿瘤患者组织IHC检测的对取样要求较高、且存在一定主观性与异质性,受检测抗体质量、检测过程(固定、染色)等因素影响而导致各中心的检测准确率高低不一的局限性;
(7)本发明的微流控芯片进行循环稀有细胞CTC免疫富集可以比形态影像学FDG-PET/CT、PET/MRI、以及核标记影像学PET/CT更早发现与确诊早期肿块的良恶性及肿瘤的标志物不同蛋白的表达,可及早介入肿瘤患者的临床免疫用药与蛋白靶向用药的指导;
(8)对无组织可取的术后进展期与转移期的肿瘤患者,相对于必须以肿瘤组织进行IHC病理检测鉴定,本发明的微流控芯片进行循环稀有细胞CTC免疫富集,能够无创、及早、与灵敏的检测分析患者外周血中CTC个数与分型变化,从而能精准的对术后复发转移期的肿瘤患者,进行无创的临床辅助动态检测、用于进行泛癌的免疫用药指导以及免疫疗效监测与预后评估。
附图说明
图1是本发明实施例1的微流控芯片的截面结构设计示意图;
图2是本发明实施例1的微流控芯片的微流道的进口或出口部结构示意图;
图3是本发明实施例1的微流凹槽阵列单元的结构示意图;
图4是本发明实施例1的W型微流凹槽的结构示意图;
图5是本发明实施例1的微流控芯片对MCF7与PC9细胞系的捕捉率的柱状图;
图6是本发明实施例1的微流控芯片分别对PC-9与SK-BR-3质控细胞系的捕捉率与富集纯度的柱状图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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的附图,并获得其他的实施方式。
实施例1:
如图1所示,本实施例的循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片,包括相互键合的PDMS基片1和负载探针的载玻片2。
具体地,PDMS基片1的内表面具有微流道,微流道与载玻片的内表面形成微流体通道,如图2所示,微流道包括进液流道、阵列式泳道和出液流道,进液流道为树状结构,包括沿进液流向依次连通的主分支流道I、次分支流道II和泳道连接流道III,主分支流道I的入口与PDMS基片的进液口IV连通,进液流道的对称轴与阵列式泳道的轴向对称轴重合。其中,主分支流道I、次分支流道II和泳道连接流道III均为弧形流道结构,有利于保证CTC活细胞形态的完整性,防止细胞破裂。
本实施例的阵列式泳道包括等间距并列分布的八条泳道V,各条泳道的入口和出口分别与进液流道和出液流道连通。
以下对泳道的结构进行详细说明:
本实施例的泳道沿其轴向等间距分布有数个微流凹槽阵列单元。如图3所示,微流凹槽阵列单元包括沿泳道轴向等间距依次分布的第一微流凹槽阵列a、第二微流凹槽阵列b、第三微流凹槽阵列c、第四微流凹槽阵列d、第五微流凹槽阵列e和第六微流凹槽阵列f。
如图4所示,第一微流凹槽阵列由L个W型微流凹槽沿泳道轴向等间距排布而成,L取值为10,具体根据实际应用需求进行确定。W型微流凹槽的对称轴与泳道轴向的对称轴重合,W型微流凹槽的W开口朝向泳道的进液口,W型微流凹槽的横向尺寸与泳道横向尺寸D相等;
第二微流凹槽阵列b的结构以串联的双W型微流凹槽为偏移主体,基于第一微流凹槽阵列a沿泳道横向偏移D/6得到,即仅保留泳道横向尺寸覆盖的部分双W型微流凹槽。
以此类推,第三微流凹槽阵列c的结构以串联的双W型微流凹槽为偏移主体,基于第一微流凹槽阵列a沿泳道横向偏移D/3得到;第四微流凹槽阵列d的结构以串联的双W型微流凹槽为偏移主体,基于第一微流凹槽阵列a沿泳道横向偏移D/2得到;第五微流凹槽阵列e的结构以串联的双W型微流凹槽为偏移主体,基于第一微流凹槽阵列a沿泳道横向偏移2D/3得到;第六微流凹槽阵列f的结构以串联的双W型微流凹槽为偏移主体,基于第一微流凹槽阵列a沿泳道横向偏移5D/6得到。其中,上述偏移均沿同一方向偏移。
另外,相邻微流凹槽阵列单元的间距与同一微流凹槽阵列内的相邻微流凹槽的间距相同。
本实施例的微流控芯片设计的微流体力学调整公式为:
Tc=UEμ/△P2d
其中,U为细胞流速,E为细胞弹性模量,μ为悬液流速,△P2为毛细管驱动压力(即驱动细胞悬液流动的驱动力),d为缩颈外径(即主分支流道I的外径)。根据上述微流体力学调整公式调整泳道的结构设计,以此提升细胞捕捉率和富集纯度。
本实施例的载玻片2的内表面对应于微流体通道负载有捕获探针,用于捕获CTC细胞。具体地,捕获探针包括硅烷剂、双功能交联剂、链霉亲和素,还包括其他生物素化的肿瘤关键标志物抗体,例如生物素化的EpCAM抗体和生物素化的CSV抗体以及VIM抗体。
本实施例的微流控芯片,其中光滑的进出液流道以及错落有致的泳道的微流凹槽设计,实现利用微流体力学的调整消除了微流体的剪切力极低的区域;同时通过特定双官能团功能化修饰的级联信号放大反应设计,从而使微流控芯片在乳腺癌、肺癌、前列腺癌以及结直肠癌中CTC分离富集均显示出较高的捕获效率和CTC富集纯度。而且,通过双功能官能团的偶联设计,同时可以实现富集的循环稀有细胞的可控性释放,从而能灵活对接下游CTC单细胞的靶向驱动基因的检测。另外,生物素化的上皮型标志物EPCAM与间质型肿瘤标物CSV偶联,从而实现了一次性同时进行上皮型CTC、间质型CTC、以及上皮间质转化型CTC三类亚型的高效富集。
本实施例在微流控芯片基础上进行功能化修饰,组合生物素化修饰的肿瘤关键标志物抗体组成正向微流控分离富集系统,对CTC进行外周血循环肿瘤细胞分离与捕获;采用不同荧光素基团标记的检测抗体进行微流控芯片富集的CTC细胞的原位免疫荧光杂交检测,采用自动化荧光系统进行捕获检测的CTC细胞的扫描判读分析。
另外,本实施例的循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片的制备方法,包括以下步骤:
S1、将等离子体清洗后的硅片上匀涂光刻胶,加热烘干之后依次进行曝光、加热、显影得到光刻胶纳米阵列;再以光刻胶纳米阵列为基础浇筑PDMS胶,打孔割胶后进行等离子清洗,键合后得到PDMS基片;具体制作过程包括:
1.Plasma:取洁净的硅片置于等离子体清洗机进行处理;
2.匀胶:将处理好的硅片置于匀胶机平台中央位置,倒上SU-8光刻胶进行匀胶处理;
3.加热:根据所需胶的厚度,将其置于加热机上进行加热处理;
4.曝光:将加热过的胶片置于紫外光刻机上进行曝光处理;
5.加热(坚膜):将光刻胶片置于加热机加热处理;
6.清洗(显影、去胶):将胶片置于清洗剂中振荡,迅速用压缩空气吹干,于加热机加热处理;
7.硅烷化处理:用等离子体清洗机处理硅胶片,然后置于真空干燥器中,滴几滴硅烷化试剂,抽真空至压力表至最大刻度,拧紧抽气阀,关闭抽气泵。硅烷化处理后,将光刻胶片置于合适大小的培养皿中;
8.首次倒胶:将配制好的PDMS胶调匀,抽气泡后倒至硅片上少量,平放,用吹气装置去泡,加热后,用平口镊子小心揭起;
9.再次倒胶:将配制好的PDMS胶倒于将光刻胶硅片上至适当厚度,平放、消泡、加热;
10.割胶:打孔;
11.Plasma:将洁净的通道胶片和无通道胶片进行等离子清洗处理;
12.键合:用力将其贴紧,避免气泡,烘烤键合。
S2、微流控芯片的功能化修饰。
具体地,在氧等离子体处理后的载玻片表面用3-氨基丙基三乙氧基进行硅烷化处理,再依次分别结合双功能胺-巯基交联剂与链霉亲和素(SA),最后结合生物素标记的抗体;具体修饰过程如下:
1.载玻片氧等离子体处理,
2.之后将载玻片与PDMS基片键合,得到微流控芯片;
2.硅烷表面处理:将3-氨基丙基三乙氧基(ATPS)在丙酮中于室温下反应,并用丙酮冲洗除去未反应的ATPS;
3.将双功能胺-巯基交联剂(SMCC)与3-氨基丙基三乙氧基结合:双功能胺-巯基交联剂在生理溶液中室温孵育,然后用生理溶液冲洗;
4.将链霉亲和素(SA)与双功能胺-巯基交联剂结合:用链霉亲和素在磷酸盐缓冲液中包被,使SA与双功能胺-巯基交联剂结合;
5.功能化的载玻片经无水乙醇脱水后自然风干;
6.键合:将微流控流道PDMS基片与探针负载的功能化载玻片氧等离子处理后,进行四周非流控流道边缘区域的键合。
7.生物素标记单抗(即生物素化单克隆抗体)的结合:将生物素化单抗引入微流体通道,得到基于生物素捕捉抗体修饰后的微流控芯片。另外,用5%牛血清白蛋白封闭未被生物素标记的单抗覆盖的区域,以减少非特异性细胞捕获。
S3、基于功能化基团修饰后的微流控芯片基础上组合肿瘤关键标志物抗体。
具体地,在功能化的微流控芯片基础上组合生物素化修饰的肿瘤关键标志物抗体组成正向微流控分离富集系统,对CTC进行外周血循环肿瘤细胞分离与捕获。具体过程如下:
1.微流控芯片的生物素化的捕获抗体及肿瘤关键标志物的包被与封闭;
2.患者的外周血单核细胞PBMC分离;
3.CTC细胞的微流控纳米芯片的富集捕获;
4.对微流控芯片富集捕获的CTC细胞,进行不同荧光素标记的检测抗体的荧光免疫原位杂交;
5.进行富集捕获的CTC细胞的Hoechst33342活性核染色;
6.对检测的CTC细胞进行自动化荧光系统的扫描与判读分析。
以下对本实施例的微流控芯片进行MCF7与PC9细胞系的捕捉率测试,如图5所示,MCF7细胞系的捕捉率达到96.59%,PC9细胞系的捕捉率达到98.26%。
如图6所示,本实施例的微流控芯片分别对PC-9与SK-BR-3质控细胞系的捕捉率分别达到100%和99.82%,富集纯度分别达到81.59%和83.26%。
实施例2:
本实施例的微流控芯片与实施例1的不同之处在于:
泳道为六条;相应地,进液流道的结构作适应性调整即可;
其他结构同实施例1。
实施例3:
本实施例的微流控芯片与实施例1的不同之处在于:
L取值为20;
其他结构同实施例1。
实施例4:
本实施例的微流控芯片与实施例1的不同之处在于:
L取值为3;
其他结构同实施例1。
对比例1:
本对比例的微流控芯片与实施例1的不同之处在于:
泳道的微流凹槽阵列单元仅为单一的第一微流凹槽阵列;
其他结构同实施例1。
对比例2:
本对比例的微流控芯片与实施例1的不同之处在于:
泳道的微流凹槽阵列单元仅为单一的第二微流凹槽阵列;
其他结构同实施例1。
对比例3:
本对比例的微流控芯片与实施例1的不同之处在于:
泳道的微流凹槽阵列单元仅为单一的第三微流凹槽阵列;
其他结构同实施例1。
对比例4:
本对比例的微流控芯片与实施例1的不同之处在于:
泳道的微流凹槽阵列单元仅为单一的第四微流凹槽阵列;
其他结构同实施例1。
对比例5:
本对比例的微流控芯片与实施例1的不同之处在于:
泳道的微流凹槽阵列单元仅为单一的第五微流凹槽阵列;
其他结构同实施例1。
对比例6:
本对比例的微流控芯片与实施例1的不同之处在于:
泳道的微流凹槽阵列单元仅为单一的第六微流凹槽阵列;
其他结构同实施例1。
对比例7:
本对比例的微流控芯片与实施例1的不同之处在于:
泳道的微流凹槽阵列单元仅为第一微流凹槽阵列至第三微流凹槽阵列的组合;
其他结构同实施例1。
对比例8:
本对比例的微流控芯片与对比例7的不同之处在于:
泳道的微流凹槽阵列单元仅为第一微流凹槽阵列至第三微流凹槽阵列的组合,且第二微流凹槽阵列的偏移为D/3,第三微流凹槽阵列的偏移为2D/3;
其他结构同实施例1。
对比例9:
本对比例的微流控芯片与对比例7的不同之处在于:
泳道的微流凹槽阵列单元仅为第一微流凹槽阵列至第二微流凹槽阵列的组合,且第二微流凹槽阵列的偏移为D/2;
其他结构同实施例1。
以下对上述实施例1及对比例1-9的微流控芯片进行PC9细胞进行捕捉率以及富集纯度的测试,结果如表1所示。
表1实施例1及对比例1-9的微流控芯片对PC9细胞的捕捉率和富集纯度
测试组 捕捉率(%) 富集纯度(%)
实施例1 100% 81.59
实施例2 97.13 81.25
实施例3 97.56 72.36
实施例4 97.39 68.92
对比例1 92.49 36.75
对比例2 91.92 38.56
对比例3 93.67 39.61
对比例4 90.73 32.54
对比例5 92.13 33.69
对比例6 94.39 36.25
对比例7 96.27 51.32
对比例8 96.13 46.34
对比例9 95.91 42.35
由上可知,本发明的泳道结构改变了以往典型微流控芯片剪切力分布不均匀导致的白细胞微流控芯片截留率高的问题,CTC细胞捕获率≥95%和CTC细胞的富集纯度≥80%。
鉴于本发明方案实施例众多,各实施例实验数据庞大众多,不适合于此处逐一列举说明,仅以实施例1和2示例说明,但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均满足CTC细胞捕获率≥95%和CTC细胞的富集纯度≥80%。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明,对本领域的普通技术人员而言,依据本发明提供的思想,在具体实施方式上会有改变之处,而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片,包括相互键合的PDMS基片和载玻片;PDMS基片的内表面具有微流道,微流道与载玻片的内表面形成微流体通道,其特征在于,所述微流道包括进液流道、阵列式泳道和出液流道,阵列式泳道包括等间距并列分布的N条泳道,各条泳道的入口和出口分别与进液流道和出液流道连通;其中,N为整数;
所述泳道沿其轴向等间距分布有数个微流凹槽阵列单元,微流凹槽阵列单元包括沿泳道轴向等间距依次分布的第一微流凹槽阵列至第六微流凹槽阵列,第一微流凹槽阵列由L个W型微流凹槽沿泳道轴向等间距排布而成,W型微流凹槽的对称轴与泳道轴向的对称轴重合,W型微流凹槽的W开口朝向泳道的进液口,W型微流凹槽的横向尺寸与泳道横向尺寸相等;
第i微流凹槽阵列的结构以串联的双W型微流凹槽为偏移主体,基于第一微流凹槽阵列沿泳道横向偏移第i预设尺寸得到,且偏移的方向相同;其中,第i预设尺寸为i*D/6,i取值为2~6的整数,D为泳道横向尺寸;
所述载玻片的内表面对应于微流体通道负载有捕获探针。
2.根据权利要求1所述的循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片,其特征在于,所述进液流道为树根状结构,包括沿进液流向依次连通的主分支流道、次分支流道和泳道连接流道,主分支流道的入口与PDMS基片的进液口连通。
3.根据权利要求2所述的循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片,其特征在于,所述主分支流道、次分支流道和泳道连接流道均为弧形流道结构。
4.根据权利要求2所述的循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片,其特征在于,所述进液流道的对称轴与阵列式泳道的轴向对称轴重合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片,其特征在于,所述捕获探针包括双功能交联剂、链霉亲和素、以及生物素化单克隆抗体,依次偶联。
6.根据权利要求5所述的循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片,其特征在于,所述捕获探针还包括有生物素化的肿瘤关键标志物抗体。
7.根据权利要求6所述的循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片,其特征在于,所述生物素化的肿瘤关键标志物抗体包括生物素化的EpCAM抗体、生物素化的CSV抗体或生物素化VIM抗体中的至少一种。
8.根据权利要求1-4任一项所述的循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片,其特征在于,所述N取值为4~10中的偶数,L取值为8~15。
9.根据权利要求1-4任一项所述的循环肿瘤细胞捕获用微流控芯片,其特征在于,循环肿瘤细胞的捕获率≥95%,循环肿瘤细胞的富集纯度≥80%。
10.如权利要求1-9任一项所述的微流控芯片的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将等离子体清洗后的硅片上匀涂光刻胶,加热烘干之后依次进行曝光、加热、显影得到光刻胶纳米阵列;再以光刻胶纳米阵列为基础浇筑PDMS胶,打孔割胶后进行等离子清洗,键合后得到PDMS基片;
S2、将氧等离子体处理处理后的载玻片,进行捕获探针组分-双功能交联剂、链霉亲和素、以及生物素化单克隆抗体的依次偶联负载;
S3、将S1中制作的PDMS微流控基片与S2中的负载有探针功能化载玻片进行键合。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117233395A (zh) * 2023-09-28 2023-12-15 上海交通大学 基于液体单向整流的快速诊断芯片及其制造方法

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