[发明专利]双频驻波声场分离循环肿瘤细胞及其微栓的装置与方法

说明书

本发明公开了利用双频驻波声场分离循环肿瘤细胞及其微栓的装置与方法，该装置核心部分由上表面设有两个流道的流道基座、以及与流道基座底面相接触并分别位于两个流道下方用于交替产生双频驻波声场的第一压电陶瓷和第二压电陶瓷组成；第一流道的出液端从三分线处向两侧分叉延伸形成两个非等宽的第一出液口和第二出液口，第二流道的出液端从三分线处向两侧分叉延伸形成两个非等宽的第三出液口和第四出液口，且第一出液口与第四进液口之间平滑过渡连通；由于采用了级联的两级通道，结合双频驻波声场的交替作用，提高了声场分离的精密度及准确性，有效保证了细胞的活性，分离的细胞通量大、流动通畅、灵敏度高、可集成性强、分离效果好、分离效率高。

技术领域

本发明涉及循环肿瘤细胞及其微栓的分离装置和分离方法领域，尤其涉及的是一种利用双频驻波声场分离循环肿瘤细胞及其微栓的装置与方法。

背景技术

循环肿瘤细胞是指由肿瘤病灶扩散进入外周血循环的肿瘤细胞，并在一定条件下可发展为肿瘤转移性病灶；而循环肿瘤细胞微栓（clusters）是由两个及以上的循环肿瘤细胞聚集而成，大于50%的肿瘤转移是由循环肿瘤细胞微栓引起的，在乳腺癌中这个比例高达97%；由此，研发出快速、有效分离循环肿瘤细胞及其微栓的方法，为开发具有临床意义的监测设备提供重要的依据。

本文中涉及的循环肿瘤细胞的直径一般≥10μm，循环肿瘤细胞微栓的直径在几十微米左右；目前分离循环肿瘤细胞及其微栓的方法大致可分为被动筛选和主动筛选两类：

1）被动筛选方案：主要是基于细胞的大小、密度、表面标记物等属性来进行分离，常见的被动筛选方法有过滤法、密度梯度离心法、循环肿瘤细胞标志物筛选法以及基于微流结构的筛选方法；但是，过滤法和基于微流结构的筛选方法通常会产生阻塞现象导致细胞损伤，从而影响对分离出的循环肿瘤细胞及微栓进行后续的培养、表型鉴定及毒理分析等；密度梯度离心法的分离效率相对较低；而循环肿瘤细胞标志物筛选法依赖于循环肿瘤细胞的表型，通常是基于EpCAM（上皮细胞抗原）来进行捕获分离，但不同肿瘤来源的循环肿瘤细胞的EpCAM表达存在差异，且该蛋白的表达会动态变化，由此会出现假阳性的可能。

2）主动筛选方案：主要是基于外加力（如电场力、声场力等）的作用来实现分离，常见方法有介电电泳法和声波法；介电电泳法的优势在于可以分离1μm以下的细胞，但由于介电电场场强限制可使用的介电力相对较小，分离通量不如声波法；声波法是在微流道中产生驻波声场作用于待分离细胞，相对于介电电泳法，声波法较适于分离直径在几微米到几十微米的粒子及细胞；按照产生声波的方式及声波传播方式的不同，声波法又细分为表面声波法和体声波法：表面声波法便于设计声场，但相对声场强度较小；体声波法声场强度大，但常见的体声波法仅有单一声节点，从而限制了体声波法的分离能力。

不管是被动筛选方案和主动筛选方案，现有的分离装置和方法的分离过程都没有在循环肿瘤细胞所处的原始环境内实现，难以有效保证细胞的活性，并为后续的细胞代谢活性检测、多重蛋白标志物检测、培养及毒理研究等提供保障。

因此，现有技术尚有待改进和发展。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种利用双频驻波声场分离循环肿瘤细胞及其微栓的装置，可在循环肿瘤细胞所处的原始环境内实现分离，并能有效保证细胞的完整性和活性，且细胞通量大、流动通畅、可集成性强。

同时，本发明还提供一种利用双频驻波声场分离循环肿瘤细胞及其微栓的方法，可在循环肿瘤细胞所处的原始环境内实现分离，并能有效保证细胞的完整性和活性，且灵敏度高、分离效果好、分离效率高。