[实用新型]循环肿瘤细胞分选、富集及检测用多级微流控芯片装置

说明书

本实用新型涉及循环肿瘤细胞分选、富集及检测用多级微流控芯片装置，包括下层辅助结构、多级微流控芯片微流通道机构、检测结构，多级微流控芯片微流通道机构包括一级分选富集流道、中间储液池、二级分选富集流道和废液池，键合于下层辅助结构上，检测结构与多级微流控芯片微流通道机构可拆卸式连接。与现有技术相比，本实用新型操作简单易行，将各实验功能集成在一块多级微流控芯片上实现，而且具有节省时间成本、实现自动化检测、提高检测效率和分析效率的优点，具有极其重要的临床检验价值。

技术领域

本实用新型涉及生物医学工程领域，尤其是涉及一种循环肿瘤细胞分选、富集及检测用多级微流控芯片装置。

背景技术

循环肿瘤细胞(CTC)具有诊断价值，但在肿瘤病人患者血液中含量极低，因此对其分选的灵敏度和特异度需求也较高；近年来，因实体肿瘤组织中的单细胞也具有肿瘤异质性和免疫微环境的科研价值而在该领域成为研究热点。

早期的CTC研究使用了如CellSearch系统在内的肿瘤细胞计数功能，针对转移期乳腺癌患者中的EpCAM+和CD45-细胞进行了富集并计数，并建立了CTC数量和5年生存率的关联性模型。后续多个研究针对了各种肿瘤如前列腺癌、乳腺癌、肺癌、结直肠癌和卵巢癌等，并进行了CTC计数和生存率的相关性研究，得出了相同的结论，即高CTC检出率的癌症患者生存率显著性低于低检出率者。

CTC样本的分离和检测，是当前单细胞临床应用领域的一个主要分支。CTC是一种脱离原发肿瘤后存在于循环系统中、出现频率极低的细胞，目前认为每毫升血液中大约仅有1～10个CTC，以单个或者数个团簇状形式存在，可导致远处转移。CTC目前主要的分选方法主要有三种：(1)依靠膜抗原识别分离(EpCAM、CK或其他特异性癌症表面标记物)(2)根据物理特征进行分选(细胞尺寸、细胞团簇或密度梯度)(3)利用肿瘤组织特异性荧光素酶报告系统进行显色。

主流的膜抗原分选方法有Johnson&Johnson公司的CellSearch系统，Illumina公司的MagSweeper系统，Sillicon Biosciences公司的DEP-Array系统，哈佛大学开发的CTC-Chip系列芯片，以及Automated Lab Solutions公司的CellCelector系统等。物理分选的方法有哈佛大学的Cluster-Chip，NIIM开发的ISET过滤筛，Creatv MicroTech公司的CellSieve，Greiner Bio-one公司的OncoQuick。而组织特异性腺病毒报告系统目前仅限于很少的研究机构，如Johns Hopkins大学和韩国国立癌症研究中心(NCC)。上述大多数CTC分离技术均来自于较为经典的实验原理和操作方法。尤其是大量广泛使用的有核细胞富集和白细胞负选原理，即将血液中的有核细胞进行富集，并将红细胞进行去除，再在富集的细胞中采用CD45单抗磁珠去除白细胞，最后用抗体(EpCAM、CK等)特异性阳性磁珠或磁棒吸附筛选肿瘤细胞，或抗体染色(EpCAM，CK等)进行肿瘤细胞鉴定和挑选。在有核细胞富集的步骤中，基于Ficoll密度梯度分选法和红细胞裂解液去除红细胞法的原理所衍生的CTC分选方法应用最广，且这两种方法均可以配合抗体磁珠和荧光抗体染色技术进行CTC的手工分选富集。同样采用红细胞裂解液自动分选法的流式细胞仪广泛用于高校的医学生物学研究中。

但由于上述设备不仅通常非常昂贵，且许多设备因技术局限性等原因造成仅能计数、并不能分离和进行下游其他应用，因而目前仅有CTC-Chip系列应用于单细胞RNA测序的临床研究。而且这些技术对CTC分离非常耗时，且对细胞有一定的破损，更不能满足新一代测序技术对肿瘤的转录组分析。