[发明专利]一种颗粒物的捕获系统和方法

说明书

本发明涉及一种颗粒物的捕获系统和方法，属于液体活检技术领域，系统包括：离心管，离心管包括离心管本体和膜分离组件，离心管本体设有挂接件，离心管内腔设有组件安装腔和离心液容置腔，离心液容置腔设于远离挂接件一端，膜分离组件安装于组件安装腔；在已有流体辅助分离的基础上，通过使用水平角转子进行离心膜过滤的组装器件设计，解决离心时颗粒物(如细胞)在膜的内外侧受力大小不同，易堆积在边缘造成堵塞，影响膜过滤效率和细胞存活的问题。

技术领域

本发明属于液体活检领域，特别涉及一种颗粒物的捕获系统和方法。

背景技术

循环肿瘤细胞(CTC)的富集利用肿瘤细胞和其他血液组成成分细胞之间的差异，包括细胞表面蛋白的差异表达或细胞独特的物理特性。主要包括：基于生物的免疫捕获和基于物理方法大的分离(如：膜过滤)；

基于亲和力的免疫捕获方法中，CTC正选使用上皮表面抗原(细胞粘附分子EpCAM、表皮生长因子受体EGFR和粘蛋白1)、间充质抗原(间充质波形蛋白)和组织特异性抗原(包括针对前列腺癌细胞的前列腺特异性膜抗原PSMA和针对乳腺癌细胞的HER2)，此外还有细胞角蛋白CK和和N钙黏蛋白；CTC负选通过抗体识别白细胞表面抗原(通常是CD45)和血液中循环的其它细胞表面的抗原(例如内皮细胞抗原CD146，造血干细胞抗原CD34)来去除非肿瘤细胞。基于细胞物理性质的无标记检测利用细胞物理特性(如尺寸、形状、密度、变形性、粘附性等)的差异，液体分离介质可根据细胞密度离心富集CTC，微滤技术使血液通过孔或微流体阶梯来捕获CTC，微流体设备使用惯性聚焦分离CTC和血液中的其它成分，介电电泳(DEP)则可以根据肿瘤细胞和血细胞的独特电荷来分离CTC。

基于亲和力的方法可以使用特定的生化标记捕获CTC，显示出良好的特异性，但在很大程度上依赖于细胞表面生物标志物的表达水平，癌细胞的异质性和上皮间质转化会导致CTC检测的损失，而CTC的免疫标记很可能会影响细胞的生存能力，此外，基于抗体的方法通常昂贵且费时。基于物理性质的方法则具有简单、快速、通量高等优势，能够获得未经标记等处理的完整CTC，其中，根据细胞尺寸和变形能力捕获CTC的方法被广泛研究。基于微芯片的流线或过滤方法可以达到高流速，但通常存在易堵塞、对流速敏感和鲁棒性较差等问题，而基于膜过滤或离心的方法简单、成本低、操作方便，可达到高通量和高回收率，且易于自动化和商业化。

膜过滤通常存在堵塞、高压降和细胞活力受损的问题。Kang等人提出了一种由光敏聚合物制成的锥形狭缝膜过滤器，用于从癌症患者的血液样本中分离CTC。过滤器有较宽的细胞入口和逐渐变窄的出口，能够减少捕获细胞的压力，使用时将微型过滤器插入过滤盒中，简单地连接到商业注射器即可进行CTC捕获。使用过滤器分离了不同类型的癌细胞，捕获率为77.7±10.0％，细胞活力为80.6％。过滤膜通常使用电子束光刻或反应离子蚀刻等复杂制造工艺制备，这会使其应用受到限制。

传统的单层过滤膜易对细胞产生高机械应力，损伤细胞膜。Zhou等人设计了一种上下多孔膜之间有间隙的可分离双层(SB)微滤装置。过滤器顶部的聚对二甲苯-C孔边缘捕获大尺寸的CTC，中等尺寸的白血病(WBC)被捕获在两个膜之间，而小尺寸的红细胞(RBC)则流出装置。使用时将微过滤器固定在由聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成的两个密封O形环之间并夹在塑料外壳盒内。外壳盒的顶部连接到样品装载注射器，而外壳盒的底部用鲁尔接头与废物收集器集成。SB微滤装置CTC的捕获率为78-83％，细胞存活率为71-74％，相对于白细胞富集1.7-2×10³倍。

为了以极低的成本大量生产膜过滤器，Bu等人提出了一种用聚酯单丝纱线生产的织物过滤器用于CTC的分离。使用时将织物片切成直径为20mm的圆形，通过夹具连接形成过滤器后能够与商业注射器相连。与传统直壁槽相比，带有弯曲壁的过滤器的槽可以减少21.6％机械应力，使用织物过滤器捕获CTC时能够保持细胞活力，捕获到超过84％的存活细胞。