本技术介绍了一种创新的流体微流控芯片,包括预聚焦模块、磁场分选模块和载玻片。预聚焦模块和磁场分选模块集成于载玻片上,实现了精确的流体控制。该技术为微流控领域提供了一种新的制备和使用方法,具有广泛的应用前景。
背景技术
癌症是造成全球疾病负担的首要因素。据世界卫生组织国际癌症研究机构发布,2022年全球新增癌症病例高达2000万例,死亡病例970万例,而其中约90%的病例死于癌症转移。在癌症转移早期使患者及时接受治疗,能够将癌症死亡人数减少约30%。因此,研究癌症转移机制和早期精准诊疗技术,是人类未来对抗癌症的关键手段。然而,在癌症转移早期,患者肿瘤负荷极低,难以通过传统影像手段定位转移灶,无法通过穿刺活检技术提取肿瘤细胞,因此难以检测肿瘤的发展和转移,从而极大地限制了转移早期肿瘤分子诊断以及精准治疗。
循环肿瘤细胞(Circulating tumor cell,CTC)是指从原发性或者转移性肿瘤病灶位置脱落,经历上皮间质转化进入到外周血循环中的肿瘤细胞。大量研究表明,CTC在肿瘤低负荷阶段就已经存在于外周血中,且能够表达肿瘤细胞从基因组到蛋白功能的生物学遗传信息。因此,CTC液体活检技术能够打破组织活检仅适用于影像学可检测到实体肿瘤组织的局限,同时凭借无创、可动态观测以及能够为患者提供个性化医疗等特点,在癌症早期诊断和治疗指导等方面有更为广阔的应用前景。
然而,受到外周血中高丰度血细胞的干扰,高通量、精确分离CTC目前仍然是一个巨大的挑战。主动操控细胞分选技术由于依赖于外力的作用,通常需要借助复杂仪器设备和引入额外的人工操作共同完成CTC的分选,部分主动操控技术需要对细胞进行磁珠修饰,所以主动操控细胞分选方法通常面临技术成本高、难以小型模块化以及操作复杂等问题。现有被动操控细胞分选技术能够避开上述主动操控方法的劣势,但是通常需要鞘流来辅助,降低了分选的通量以及操作便携度,并且被动式分选技术还存在细胞剪切应力高和堵塞严重等问题。
公共号为CN109550531A的专利文献公开了一种磁性尺寸依赖的微流控芯片,包括盖片和基片,盖片位于基片的正上方,盖片和基片密封连接,盖片下表面上开设有磁泳分离结构和捕获不同尺寸磁性微球的尺寸分选沟道,磁泳分离结构包括缓冲液移动通道、样品移动通道、汇合通道、捕获通道和废液排出通道,缓冲液移动通道和样品移动通道在汇合通道处的一端汇合,废液排出通道和捕获通道的一端在汇合通道的另一端汇合,捕获通道的另一端与尺寸分选沟道入口连通,盖片上设有磁铁,磁铁位于汇合通道的上方,且磁铁位于汇合通道在盖片上表面上的投影的一侧,捕获通道朝向靠近磁铁的方向延伸,废液排出通道朝向远离磁铁的方向延伸,盖片上设有缓冲液注入口、样品注入口、第一排出口和第二排出口,缓冲液注入口与缓冲液移动通道连通,样品注入口与样品移动通道连通,第一排出口与废液排出通道连通,第二排出口与尺寸分选沟道出口连通。但是该专利文献仍然存在细胞剪切应力高和堵塞严重等问题。
公开号为US20220379312A1的专利文献公开了一种磁选微流控芯片,并具体公开了磁选微流控芯片,包括基板、芯片模型材料层、微通道单元和磁选单元,芯片模型材料层设置在基板上,微通道单元和磁性分选单元均设置于芯片模型材料层内,微通道单元包括分选通道和磁极通道;分拣通道具有多个分拣通道入口和多个分拣通道出口;磁性分选单元包括永磁体、高磁导合金以及设置在磁极通道中的磁极阵列,高磁导合金用于将永磁体的磁场传导至磁极阵列,使得磁极阵列在分选通道左右位置产生极性相反的磁场。但是该专利文献仍然存在细胞剪切应力高和堵塞严重等问题。
实现思路