[发明专利]一种用于捕获循环肿瘤细胞的整合型多层微流控芯片

说明书

本发明公开了一种用于捕获循环肿瘤细胞的整合型多层微流控芯片，包括对应设置且相互连通的上层芯片、中层芯片和下层芯片，上层芯片、中层芯片和下层芯片内均设有不同的微柱阵列以实现对肿瘤细胞的多次捕获；上层采用亲和性的捕获方法，中层芯片和下层芯片均采用物理特性的方法进行拦截捕获。上层芯片由两侧突出微柱结构组成，蜿蜒曲折的流动增加肿瘤细胞与微柱的接触面积，中层芯片有凹三角形微结构组成，下层芯片由底部有细通道的碗形微柱结构组成。本发明结构设计巧妙可以根据需求对循环肿瘤细胞的捕获方法进行多层结合选用，提高了CTCs的捕获率，避免个别肿瘤细胞被遗漏，并利用光谱仪对肿瘤细胞进行检测，能有效判定肿瘤细胞的类型和数量。

技术领域

本发明属于微流控技术领域，更具体地说，涉及一种用于捕获循环肿瘤细胞的整合型多层微流控芯片。

背景技术

癌症是威胁人类健康的第一大疾病。由具有权威世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)报道，2020年全球最新癌症数据显示，在2020年，全世界癌症总共有1929万例新发生的癌症病例，其中男性患癌症人数是1006万例，女性患癌症的人数是923万例；全世界因为患癌症而死亡的患者人数总共是996万例，其中男性患者死亡人数大约是553万例，女性患者死亡人数大概是443万例。随着近年我国老龄人口的快速增长和实现人口老龄化,癌症的早期发病和癌症死亡率正在逐年快速提高,估计到达2040年,癌症的临床负担将可能会每年大幅增加50％,肿瘤的从原生瘤转移到其他位置并形成新的瘤，即早期转移，被普遍研究认定为是可能导致我国癌症早期发病和癌症死亡率居高不下的重要直接影响风险因素。

在全球癌症发病率中排在前三是肺癌、乳腺癌和结肠癌，同时它们分别在各类癌症死亡率排行榜上排第一、第五和第二。综合看来，这三类癌症发病率和死亡率占据了全球癌症的1/3。90％的癌症病人死于癌转移，攻克癌症是人类孜孜以求不停追求的目标。传统的切除、化疗、放射线治疗等方法成本高，给病人带来较大痛苦且具有复发性。循环肿瘤细胞(CTCs)是从原生瘤或再生瘤脱落，进入血液循环系统或淋巴系统中的肿瘤细胞。这些肿瘤细胞定植远端组织，最终形成癌症转移，导致病人死亡。然而，对循环肿瘤细胞的分离及后续分子生物学、基因分析等对肿瘤的检测诊断、肿瘤的进展转移研究和疗效评价具有重要意义。血液循环系统CTCs的数目是极其稀少的，癌症病人血液中分离循环肿瘤细胞具有高技术的难度。CTCs的数目与癌症的严重程度有着密切的联系。数目多，病情严重，数目少病情轻或治疗有效。

微型全分析系统(Miniaturized Total Analysis Systems,TAS)也叫微型实验室(Laboratory-on-a-Chip,简称LOC)它是一个目前热门研究的新领域，是一种通过微加工为基础，通过设计不同的设计结构，通过技术手段将正常一个实验室所需要的步骤集成到几微米大小的一块芯片上，最终实现目前我们所需要的芯片的微型化和集成化，以满足我们目前所需要的要求。微流控芯片的微通道与细胞的尺寸相当，是一种体积小、成本低、试剂消耗低、便携性好的新技术，被称为“液体活检”。现有的利用微流控芯片研究CTCs的捕获分离方法大体可分为三类：