[发明专利]一种基于单细胞水平检测循环肿瘤细胞分泌物的微流控系统及其使用方法

说明书

本发明属于微流控技术领域，具体涉及了一种基于单细胞水平检测循环肿瘤细胞分泌物的微流控芯片系统。所述系统包微流控芯片、微液滴孵育设备、光源设备、检测设备。其中，芯片由一级螺旋结构和二级微液滴形成结构构成；一级螺旋结构包含血液样品入口、周期性扩张的螺旋通道、血细胞出口、将目标肿瘤细胞输出到二级结构的连接通道；二级结构包含分泌物检测底物入口、蛇形混合通道、油相入口、十字形液滴生成结构、微液滴出口。以本发明建立集成循环肿瘤细胞分选、封装单个循环肿瘤细胞于微液滴的微流控芯片系统可以实现循环肿瘤细胞分离和分泌物检测连续进行的目的。

技术领域

本发明属于微流控芯片技术领域，尤其涉及一种基于单细胞水平检测循环肿瘤细胞分泌物的微流控系统及其使用方法。

背景技术

CTCs具有转移活性，进而引发肿瘤转移，而肿瘤转移是肿瘤患者致死的主要原因。因此，探究CTCs与肿瘤转移的相关性是目前CTCs研究重点关注的问题。CTCs从肿瘤原发灶脱落向周围组织侵袭、穿越血管壁和形成远端转移灶的过程中都需要细胞外基质的降解，而基质金属蛋白酶（MMPs）作为胞外水解酶在肿瘤转移过程中具有核心作用，因此分析CTCs的MMPs分泌功能将对肿瘤转移的预测具有重要意义。然而，CTCs的异质性决定并非所有CTCs均会引起肿瘤转移，因此有必要从单细胞水平研究CTCs分泌MMPs的异质性。

对CTCs进行的单细胞水平分泌物检测存在两个技术关键点：一是从血液中有效富集CTCs，二是富集CTCs的分泌物保证可以实现微量检测。由于血液中的 CTCs数量是极其稀少的，每毫升血液中大约有10⁹个血细胞而CTCs数量仅为1~100个，这就需要对其进行有效富集以确保有足量可供分析的CTCs。另外，单个细胞的分泌物含量极少，而常规体系中微量的分泌物将被过度稀释导致无法灵敏检测，故针对于单细胞水平CTCs分泌物的检测体系也提出挑战。

微流控芯片具有操作简单、通量高、成本低、易于自动化、微型化和集成化等优点，被公认为是富集、分析CTCs的有效平台。同时，液滴微流控，是基于微流控技术发展起来的一种操纵微小体积液体的技术，可以短时间内产生大量尺寸均一、微米级别尺寸的细胞微培养室，在高通量、微量化等方面比常规微流控技术更有优势，在单细胞水平分析领域已多有应用。

然而目前，基于微流控技术可以将多种细胞研究功能集成的优势，实现CTCs的富集及单细胞水平分泌物分析的工作仍具有挑战。该类研究平台的构建，可以对CTCs单细胞水平分泌物，如MMPs进行有效分析，进而对CTCs的转移活性实现分子水平的分析，为也将为深入认识CTCs与肿瘤的发生、发展，尤其是CTCs与肿瘤转移的相关性，进而准确预测肿瘤转移提供了新的研究思路。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于单细胞水平检测循环肿瘤细胞分泌物的微流控系统及其使用方法。该分析系统首先基于螺旋芯片结构对血液中的CTCs进行富集，经富集获得的CTCs进入下游液滴形成微流控芯片结构，经与分泌物检测底物混合后被油相剪切形成微液滴，进一步实现CTCs单细胞水平分泌物的检测。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案。

本发明提供了一种基于单细胞水平检测循环肿瘤细胞分泌物的微流控芯片，其特征在于，所述芯片包括一级螺旋结构和二级微液滴形成结构。

进一步地，所述的一级螺旋结构包含样品入口（1），周期性扩张的螺旋通道（2），两个血细胞出口（3）和一个将目标肿瘤细胞输出到二级结构的连接通道（4）。

进一步地，所述的二级微液滴形成结构包含分泌物检测底物入口（5），蛇形混合通道（6），油相入口（7），十字形液滴生成结构（8）和微液滴出口（9）。

本发明还提供了一种微流控芯片系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1至3任意一项所述的微流控芯片、微液滴孵育设备、光源设备、检测设备。