适当的驱动信号，可使红细胞聚集于一边，而较大的白细胞聚集一边，实现红细胞分离。介电泳电极产生非均匀电场，可在垂直面内驱动细胞聚集，使各种细胞处于高度不同的区带。由于后续的识别区域位于通道下表面上，所以将通道上部的大细胞驱动下沉，靠近识别表面。同时将电极与细胞流动方向垂直布置，也可利用其介电泳力驱动细胞延横向移动，与声表面波分流相互配合。两种场流分离方式的配合使用，将血细胞分开成红细胞和白细胞两大群体，循环肿瘤细胞则混在较大的白细胞中间。接着白细胞经过识别区域，其上布置的细胞识别配体与循环肿瘤细胞表面的受体向结合，将目标细胞识别并固定在表面上。分离结束后，经过释放操纵即可获得循环肿瘤细胞样品，也可进行原位的培养和检测分析。
[0023]参见图2，该分离装置采用三层式结构，分别为上盖板1、通道板2、基底板3。上盖板I为玻璃材质，其上加工有流体主入口 11、出口一13和出口二14，并在上表面上安装相应的接口装置。上盖板I下表面上制作介电泳电极12，电极布置方向与通道倾斜，可同时实现垂直方向和横向的驱动作用。上盖板I的下表面上采用剥离或刻蚀法加工有介电泳用叉指微电极，叉指电极与微通道倾斜布置，利用介电泳力驱动细胞横向分离。
[0024]通道板2为敞开式夹层板，其上的微通道结构需要与上盖板I和基底板3键合后密封。通道板2为PDMS材质，采用SU-8胶光刻和模塑工艺制作。
[0025]基底板3为铌酸锂压电材料，键合表面上制作声表面波换能器32。采用剥离或刻蚀法制作声表面波驱动的叉指电极，表面波换能器32平行于微通道布置，声波场则垂直于流动方向。同时在基底板3上制作用于细胞捕获的纳米粗糙度表面，并在其上布置捕获用细胞识别配体，作为细胞捕获区31。
[0026]分离装置的制作工艺简单，需要分别制作上盖板、基底板、通道板。上盖板制作叉指电极可采用剥离或刻蚀工艺，加工出流体出入孔。基底板上制作时先使用RIE工艺刻蚀纳米粗糙度结构，然后制作叉指换能器。接着对刻蚀出的纳米表面进行表面化学改性，依次固定连接体和识别配体。在通道板制作完成后，对其进行等离子表面氧化处理。接着将三层板依次键合起来，完成微通道的封闭。最后，安装微管道接口。
[0027]连接体是在识别表面上布置识别配体的必要媒介，多以羟基羧基与氨基化学键缩合的方式固定于特定表面。分离装置可用的连接体有:纤维素、生物素、聚合链霉素、树形大分子等。识别配体是对目标细胞表面的特异分子受体有强烈亲和作用的物质，包括抗体、蛋白分子、核酸等。常用于循环肿瘤细胞识别的是ant1-EpCAM、EPGR、核酸适配体等。根据不同的捕获目标需要进行不同的配体选择。
[0028]该装置采用声表面波和介电泳驱动两种场流分离技术的组合，声表面波驱动下实现水平面内细胞的横向分离，介电泳驱动实现垂直面内细胞分层聚集，较大的白细胞群向下沉降，较小的红细胞则聚集在通道上部流动。预分离后的白细胞群经过识别区域，其中的循环肿瘤细胞被识别并固定于区域表面上。经过释放操作，即可得到所需的循环肿瘤细胞群。
[0029]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的【具体实施方式】仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
【主权项】
1.一种组合式场流分离的循环肿瘤细胞分离装置，其特征在于:采用三层式结构，从上而下分别包括上盖板(I)、通道板(2)和基底板(3)；上盖板上加工有流体注入口( 11)和两个出口，通道板(2)上制作有微通道，并作为分离腔，三层结构叠加后，流体注入口(11)与微通道一端连通，两个出口与微通道另一端连通，上盖板(I)的下表面上制作有介电泳电极(12)，电极布置方向与微通道倾斜，实现垂直方向和横向的驱动作用，基底板(3)的上表面制作有声表面波换能器(32)，声表面波换能器平行于微通道布置，声波场垂直于流动方向，基底板(3)上还制作有用于细胞捕获的表面结构。2.如权利要求1所述的组合式场流分离的循环肿瘤细胞分离装置，其特征在于:基底板(3)上的表面结构，为制作于基底板(3)上表面的纳米粗糙度表面，并利用表面化学改性方法，在其上依次布置有连接体和细胞识别配体。3.如权利要求1所述的组合式场流分离的循环肿瘤细胞分离装置，其特征在于:上盖板(1)为玻璃材质，并在其上采用剥离或刻蚀法加工有介电泳用叉指微电极，叉指微电极与微通道倾斜布置，利用介电泳力驱动细胞横向和垂直分离。4.如权利要求1所述的组合式场流分离的循环肿瘤细胞分离装置，其特征在于:通道板(2)为PDMS材质，利用SU-8胶光刻及模塑工艺制成，其上制作了微通道，通道板(2)并与上盖板、基底板键合成一体，实现微通道封闭。5.如权利要求1所述的组合式场流分离的循环肿瘤细胞分离装置，其特征在于:基底板为铌酸锂压电材料，并采用剥离或刻蚀法制作了声表面波驱动的叉指电极。6.如权利要求2所述的组合式场流分离的循环肿瘤细胞分离装置，其特征在于:所述连接体包括生物素、链霉亲和素和树形大分子。7.如权利要求2所述的组合式场流分离的循环肿瘤细胞分离装置，其特征在于:所述细胞识别配体包括ant1-EpCAM、EGFR和核酸适配体。
【专利摘要】本发明提供了一种组合式场流分离的循环肿瘤细胞分离装置，从上而下分别包括上盖板、通道板和基底板；采用场流分离和特异分子亲和识别两步分离法，其中场流分离采用声表面波和介电泳驱动两种模式，分别实现横向的细胞分组迁移和垂直面内的细胞分层，将红细胞从其他细胞群内初步分离；余下的白细胞混合液则经过细胞识别区域，由识别配体将循环肿瘤细胞固定于识别区域，最后经过释放操作获得肿瘤细胞样品；该装置可以实现快速、无标记的循环肿瘤细胞分离，对于患者疾病诊断、治疗监控、病理学研究等都具有重要意义，亦可用于其他细胞、大分子蛋白、以及微颗粒的分离过程。
【IPC分类】C12M1/42
【公开号】CN105647799
【申请号】
【发明人】王小章, 王朝晖, 张群明
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年2月24日