包括:直流电源、可调电阻，以及水平缠绕于分离腔室外侧的线圈4。通过在线圈4上施加电流，可以在分离腔室内产生自下而上的磁场。并且，通过控制流过线圈的电流的大小，进而可以控制磁场的大小。一般情况下，该磁场的大小大约介于0.8T-1.2T之间。
[0046]需要说明的是，除了本实施例的电磁组件之外，还可利用马蹄形磁铁在分离腔室内产生自下而上的磁场，此处不再赘述。
[0047]此外，本实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。
[0048]二、捕获循环肿瘤细胞的方法
[0049]在本发明的另一个实施例中，还提供了一种利用实施例一微流控芯片的捕获循环肿瘤细胞的方法。该方法分为两种:表达EpCAM的循环肿瘤细胞的捕获，和不表达EpCAM的循环肿瘤细胞的捕获，其可实现7.5ml临床血液样品的检测。
[0050]需要说明的是，为了达到简要说明的目的，上述实施例一中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。
[0051]图2为根据本发明第二实施例利用图1A和图1B所示微流控芯片捕获循环肿瘤细胞的方法的流程图。如图2所示，本实施例捕获循环肿瘤细胞的方法包括:
[0052]步骤A:将血液样品中的循环肿瘤细胞包被具有磁性的免疫磁珠；
[0053]本实施例中，CTCs连接磁性免疫磁珠的方法包括:在Iml的肿瘤细胞悬液中加25微升的免疫磁珠溶液，半小时之内每隔5分钟上下颠倒混匀数次该细胞悬液，即可得到如图3的效果。当然，为了细胞悬液混合均匀，也可使用摇床。
[0054]本实施例方法是否能够成功在很大的程度上取决于循环肿瘤细胞连接免疫磁珠的效率。如果所有的CTCs都能连接上直径4.5微米的免疫磁珠，并且每个肿瘤细胞连接的免疫磁珠越多，就能够使得CTCs具有磁性越强，在定向强磁场的作用下做沿着磁场方向的运动越明显，并越容易被强磁场吸引在芯片上。同时将肿瘤细胞的尺寸放大。
[0055]图3所示是乳腺癌细胞MCF-7连接磁性免疫磁珠的图片，在该图片中，所有的肿瘤细胞都连接上了直径4.5微米的磁性免疫磁珠。使得肿瘤细胞具有磁性并放大了 4.5微米-9微米，从而确保两种捕获方法的有效实施。
[0056]图4是一个肿瘤细胞连接具有磁性的免疫磁珠，连接效果十分好的图片。在该图片中，乳腺癌细胞MCF-7在各个方位都连接上具有磁性的免疫磁珠，从而有效确保磁性捕获的成功。并且该肿瘤细胞的尺寸被有效的放大了 9微米，确保了尺寸捕获的极大可能。
[0057]经验证，绝大部分的CTCs在半小时之内即可近100%的连接上带有磁性的免疫磁珠，仅靠磁性即可实现CTCs的捕获。
[0058]步骤B:将血液样品注入微流控芯片的分离腔室内
[0059]步骤C:通过外部磁场组件在分离腔室内产生自下而上的磁场5，表达EpCAM (上皮粘附分子)的循环肿瘤细胞9在微柱阵列上向前运动的同时，沿强磁场方向有一个向上的侧位移，部分包被磁珠的循环肿瘤细胞在肿瘤细胞富集处7被收集，还有部分包被磁珠的肿瘤细胞被强磁场吸引，粘附在分离腔室的顶壁上；
[0060]本实施例中，用大小可调的直流电在线圈上产生电流，通电螺线圈内的磁场在微流控芯片内达到最强，控制磁场的大小。在不需要控制磁场大小的情况下，亦可利用马蹄形磁铁的内部定向的磁场，产生对连接免疫磁珠的CTCs的定向运动以及吸引作用。
[0061]步骤D:血液样品中未连接上磁珠或连接磁珠较少的CTCs可再次利用微柱阵列2之间较小的间隙被捕获，而血液样品中除CTCs之外的其他成分在重力的作用下通过形变钻过微柱阵列流入底部，在右侧下方血细胞流出口 8被收集。
[0062]本步骤中，血液样品从微流控芯片的样品注入口通入，尺寸较大的肿瘤细胞留在微流控芯片微柱阵列之上，白细胞10和红细胞11在重力的作用下通过形变流到微流控芯片的底部8，实现捕获与分离。
[0063]步骤E:将微流控芯片置于水平向CTCs富集处7倾斜，并用PBS (磷酸盐缓冲液)冲洗，在肿瘤细胞富集处7收集捕获住的循环肿瘤细胞，其中包括:(I)已存在于CTCs富集处的循环肿瘤细胞；(2)粘附于分离腔室顶壁上的循环肿瘤细胞；(3)由微柱阵列所捕获的循环肿瘤细胞，从而实现高富集率和确保循环肿瘤细胞的活性。
[0064]其中，需要注意的是，血液样品通完之后，冲洗循环肿瘤细胞之前，可静置几分钟以备血细胞在重力作用下从血细胞出口流走。
[0065]需要说明的是，除非特别描述或必须依序发生的步骤，本实施例上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。
[0066]至此，已经结合附图对本发明两实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明微流控芯片及利用其捕获循环肿瘤细胞的方法有了清楚的认识。
[0067]此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如:
[0068](I)关于微柱阵列中微柱的排数、直径等可以根据需要进行调整；
[0069](2)外部磁场组件可以采用电磁组件，还可以采用马蹄形磁铁在分离腔室内产生相应磁场，此外，电磁组件也可以采用除直流电源和可调电阻之外的其他形式；
[0070](3)待测粒子富集处7和样品流出口 8可以设置于分离腔室的同一侧，也可以设置于分离腔室的不同侧，并且，样品注入口 6和样品流出口 8可以相对设置，也可以相邻设置，或设置于分离腔室的同一侧，均可以实现本发明；
[0071](4)除了可以用于血液样品中循环肿瘤细胞的检测之外，本发明的微流控芯片还可以用于其他可包被磁性粒子、并且待测粒子与其之外的其他粒子在尺寸上存在差异的待测粒子检测上；
[0072](5)本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。
[0073]综上所述，本发明同时采用两种捕获方法:强磁场中的吸引作用，基于大小的尺寸捕获，两种捕获方法的结合确保了高的捕获效率，并且有效地实现高捕获率下的高通量及高纯度，以满足临床的需求。
[0074]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括: 分离腔室，其第一侧的中部位置具有样品注入口 ￠)，第二侧的上部和下部分别具有待测粒子富集处⑵和样品流出口⑶； 微柱阵列(2)，形成于所述分离腔室内，样品注入口(6)和样品流出口(8)之间； 外部磁场组件，用于在所述分离腔室内形成自下而上的磁场(5); 其中，由样品注入口(6)注入的样品中，表面连接磁珠的待测粒子受到所述磁场的作用力向上方运动，在所述待测粒子富集处(7)富集或贴附在所述分离腔室的顶壁上；表面未连接磁珠或连接磁珠较少的待测粒子由该微柱阵列(2)进行拦截捕获；样品中除待测粒子之外的其他成分由于重力作用透过所述微柱阵列(2)。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，还包括: 基底⑶； 可塑性材料，形成于所述基底(3)上； 所述分离腔室在所述基底(3)和可塑性材料之间形成。
3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述基底(3)为载玻片或聚二甲基硅氧烷，所述可塑性材料为聚二甲基硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微柱阵列(2)包括:沿水平方向设置的一排或多排的微柱，其中，该微柱的横截面形状为圆形或豌豆形。
5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述外部磁场组件形成磁场(5)的磁场强度介于0.8T-1.2T之间。
6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述外部磁场组件包括: 线圈(4)，水平缠绕于所述分离腔室外侧； 其中，在所述线圈(4)上施加电流，以在所述分离腔室内产生自下而上的磁场(5)，通过改变所述电流的大小，调节所述磁场(5)的大小。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述样品为血液样品，所述待测粒子为循环肿瘤细胞，所述微柱阵列(2)同排微柱中相邻两微柱之间的间距介于5?7 μπι之间。
8.一种利用权利要求7所述的微流控芯片捕获循环肿瘤细胞的方法，其特征在于，包括: 步骤A:将血液样品中的循环肿瘤细胞包被具有磁性的免疫磁珠； 步骤B:将血液样品注入微流控芯片的所述分离腔室内； 步骤C:在分离腔室内产生自下而上的磁场(5)，血液样品中包被免疫磁珠的循环肿瘤细胞在磁场方向产生向上的侧位移，部分肿瘤细胞在待测粒子富集处(7)被收集，部分肿瘤细胞被粘附在分离腔室的顶壁； 步骤D:血液样品中未连接上磁珠或连接磁珠较少的循环肿瘤细胞由微柱阵列之间的间隙被捕获，而血液样品中除循环肿瘤细胞之外的其他成分在重力的作用下钻过微柱阵列流入底部，在样品流出口(8)被收集； 步骤E:收集位于待测粒子富集处(7)、分离腔室的顶壁，及微柱阵列(2)上方的循环肿瘤细胞。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括:在肿瘤细胞悬液中加免疫磁珠溶液，并使两者混合均匀，得到血液样品。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤E包括:将微流控芯片置于水平向待测粒子富集处⑵倾斜，用磷酸盐缓冲液(PBS)冲洗，以收集循环肿瘤细胞。
【专利摘要】本发明提供了一种微流控芯片及利用其捕获循环肿瘤细胞的方法。该微流控芯片包括：分离腔室，其第一侧的中部位置具有样品注入口，第二侧的上部和下部分别具有待测粒子富集处和样品流出口；微柱阵列，形成于分离腔室内，样品注入口和样品流出口之间；外部磁场组件，用于在分离腔室内形成自下而上的磁场。其中，由样品注入口注入的样品中，表面连接磁珠的待测粒子受到磁场的作用力向上方运动，在待测粒子富集处富集或贴附在分离腔室的顶壁上；表面未连接磁珠的待测粒子由该微柱阵列进行拦截捕获；样品中除待测粒子之外的其他成分由于重力作用透过微柱阵列。本发明结合了两种捕获方法，实现了高捕获率、高通量、高纯度循环肿瘤细胞捕获。
【IPC分类】C12N5-09, C12M1-42
【公开号】CN104805011
【申请号】CN201510205773
【发明人】陈弘达, 陈红梅, 耿照新, 曹亚鹏
【申请人】中国科学院半导体研究所
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月28日