[发明专利]用于细胞检测和分离的微流体分拣器

说明书

公开一种微流体装置。该装置包括：用于接收样本中的循环肿瘤细胞和其他细胞的至少一个入口；至少一个曲线形和/或螺旋形通道，通过该通道，所述样本被促使经历沿至少部分迪恩涡的迁移，以将所述循环肿瘤细胞与所述其他细胞分离；以及至少一个出口，该出口设置为与所述通道连通，以提供已分离的所述循环肿瘤细胞。所述通道设置为，根据所述循环肿瘤细胞的所需阈值细胞尺寸，提供预设施力比。还公开一种制造所述装置的相应方法，以及一种相关诊断系统。

背景技术

传统宏观细胞分离方法包括：采用膜类过滤器的物理过滤法；以及利用细胞大小、变形性及密度差异过滤出目标细胞的密度梯度离心法。这些技术均为劳动密集型工艺，而且需要实施多步骤的样本制备过程。这些过程可能引入人为现象，或者导致所需细胞的损失。此外，膜过滤方法易发生堵塞且需要频繁清理。另外，已有报告证明，经过滤及离心技术处理的目标细胞的原始表现型会发生机械应力所致变化。

因此，很显然地，需要开发更加简单有效的血样处理技术，以减小细胞损失并为后续分析保持目标细胞的原始表现型。

发明内容

微流体在长度上具有较小尺寸，因此可在血液分离过程中实现更佳的细胞微环境控制，从而极其适用于初步血样处理。许多研究组已展示了芯片内血液分析法在红细胞(RBC)变形性研究、血小板和血浆分离、白细胞分离、以及血液中循环肿瘤细胞(CTC)或胎儿细胞等罕量细胞的分离等不同方面的应用。然而，这些微流体系统因主要限制于样本稀释或流量较低造成的低处理量，而不适合处理体积通常为数毫升的临床血样。本文描述了可克服上述问题的微流体装置。

在本发明的第一种具体表现形式中，提供一种检测个人样本中的一种或多种循环肿瘤细胞(CTC)的方法，包括：将所述样本导入微流体装置的至少一个入口，所述微流体装置包括一个或多个螺旋形通道，其中，每个通道具有长度和截面，所述截面的高度和宽度定义了适于根据细胞大小沿所述通道截面各部分分离循环肿瘤细胞的高宽比；当所述循环肿瘤细胞存在时，该细胞则沿所述通道的径向最内部分流至第一出口，而所述样本中的其他细胞沿所述通道的另一部分流至第二出口，从而检测出所述个人样本中的一种或多种循环肿瘤细胞。

各实施方式可具有许多优点，包括：在较高流量下连续运行而不使样本发生化学改性，从而实现更快的临床样品处理速度，并减少处理时间和成本；以及/或者收集活细胞，用于后续生物测定。

附图说明

以下，通过对附图展示的例示实施方式进行更加具体的描述，上述内容将变得容易理解。各附图中，类似附图标记指代相同部件。各附图并非一定按比例绘制，相反，其重点在于对实施方式进行说明。

图1A和图1B为具有单入口和八等分出口(标为1～8)的PDMS制螺旋形CTC分离微通道(该微通道内填有可视化染料)的照片。图1A还示出了所述螺旋形微通道出口部分的显微图像。

图2为CTC分离螺旋形分拣器的示意图。在入口处，血液细胞(RBC、白细胞以及CTC)随机分布于微通道截面上。在惯性升力和迪恩涡(Dean vortices)的影响下，这些细胞根据大小，在所述截面的不同位置处达到平衡，其中，较大的CTC在最靠近微通道内侧壁处达到平衡。其后，利用所述八个均匀间隔的出口提取各个细胞流，从而实现分离。

图3为本发明超高处理量CTC分离芯片的工作原理示意图。其中，全血经该装置的内侧入口泵送，而鞘液经外侧入口输入。在迪恩拖曳力的影响下，较小血液细胞(RBC和WBC)因所述曲线形通道的几何形状而随两个反向旋转涡流(剖面图)朝通道外侧壁迁移。此外，CTC因其较大的尺寸而承受较强的惯性升力，该力使得CTC沿所述微通道内侧壁达到平衡，从而实现分离。

图4A和图4B为表明所述螺旋形微通道出口处的RBC、白细胞和CTC的平均合成图像4A和扫描曲线图4B。如图所示，血液细胞(RBC和白细胞)在迪恩拖曳力的影响下转移至通道外半部分，而较大的CTC在惯性升力的影响下在通道内侧壁附近发生聚集。