一种微流控芯片及其在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用制造技术

本发明专利技术属于生物医学及肿瘤细胞研究领域，公开了一种微流控芯片，其包括顶层通道结构和底层支撑结构，顶层通道结构包括主通道、捕获坑、排气通道和回收通道；主通道为直线流道，主通道的一端为主通道入口、另一端为主通道出口；捕获坑设有多个，多个捕获坑分布在主通道的一侧或两侧，且与主通道连通；回收通道设置于捕获坑远离主通道的一侧，回收通道上设有可供顶层通道结构内部气体排出以及流体注入的排气口或注入口；排气通道分布于顶层通道结构的底部，且连通捕获坑和回收通道。本发明专利技术还公开了该微流控芯片在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用。本发明专利技术能够有效解决现有肿瘤干细胞分选和扩增方法存在的数量有限、可靠性以及普适性欠佳的问题。普适性欠佳的问题。普适性欠佳的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种微流控芯片及其在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用


[0001]本专利技术属于生物医学及肿瘤细胞研究领域，具体涉及一种微流控芯片及其在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用。

技术介绍

[0002]肿瘤干细胞是肿瘤群体中极少量异质性特征突出，但是能够决定肿瘤特性和命运的细胞。肿瘤干细胞的特性包括：无限的体内和体外增殖能力、定向分化能力以及对于理化伤害的强耐受能力。大量研究结果证实肿瘤干细胞不仅是引起肿瘤的原因，也是造成肿瘤转移、复发和治疗耐受的直接原因。因此，针对肿瘤干细胞的治疗有望根治肿瘤。由于个体差异、肿瘤类型差异以及肿瘤细胞信号通路差异，肿瘤干细胞的性质会有所不同，因而肿瘤干细胞的靶向治疗策略也会有所不同，因此，基于肿瘤干细胞的分子机制研究和药物测试是肿瘤干细胞靶向治疗必不可少的环节。
[0003]由于肿瘤干细胞数量稀少，因而肿瘤干细胞的分子机制研究和药物测试依赖于肿瘤干细胞分选和扩增。近年来发展了一系列的肿瘤干细胞分离/扩增技术，如流式细胞分析技术，主要是基肿瘤干细胞表面分子标志物进行分离，其原理是肿瘤干细胞具有特殊的表面标志物，例如乳腺癌干细胞表面标志物为Lin
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CD44+/CD24
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；脑胶质细胞瘤干细胞表面标志物为CD133+；结肠癌干细胞表面标志物为CD133+、CD44+、CD166+、EpCAM+；胰腺癌干细胞表面标志物为CD44+、CD24+、ESA+等。然而，由于细胞表面标志物的表达存在异质性和可塑性，这类方法存在可靠性和普适性欠佳的问题。此外，流式细胞分析对细胞本身的化学和生物性质有一定的影响，不利于后续的分析。
[0004]基于上述流式细胞仪存在的可靠性和普适性欠佳的问题，通过依赖肿瘤干细胞的自我更新能力进行扩增，有助于克服上述普适性欠佳的问题，但如何从肿瘤细胞中将肿瘤干细胞进行分选，限制了依赖肿瘤干细胞自我更新能力进行扩增这一方法的应用。
[0005]目前，传统的体外单细胞试验需要利用有限稀释法进行细胞分散，这种细胞分散方法所能提供的单个细胞获取效率和分析通量存在明显的限制，远远不能满足肿瘤干细胞扩增的需求，并且，该种方法无法完全排除细胞间的聚集接触和信息交流，细胞聚集体的形成并不能有效反映扩增后肿瘤干细胞的实际纯度和数量，因此，为实现高效的肿瘤干细胞扩增，迫切需要一种可完成高通量单细胞克隆形成试验的技术平台。

技术实现思路

[0006]针对现有肿瘤干细胞分选和扩增方法存在的数量有限、可靠性以及普适性欠佳的问题，本专利技术的目的是提供一种微流控芯片及其在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]本专利技术的第一个方面提供了一种微流控芯片，其包括顶层通道结构和底层支撑结构，所述顶层通道结构包括主通道、捕获坑、排气通道和回收通道；所述主通道为直线流道，所述主通道的一端为主通道入口、另一端为主通道出口；所述捕获坑设有多个，多个所述捕
获坑分布在所述主通道的一侧或两侧，且与所述主通道连通；所述回收通道设置于所述捕获坑远离所述主通道的一侧，所述回收通道上设有可供顶层通道结构内部气体排出以及流体注入的排气口或注入口；所述排气通道分布于所述顶层通道结构的底部，且连通所述捕获坑和所述回收通道。
[0009]作为上述微流控芯片的优选方案，多个所述捕获坑的形状及大小相同。
[0010]作为上述微流控芯片的优选方案，多个所述捕获坑在所述主通道的两侧呈对称分布或错位分布。
[0011]作为上述微流控芯片的优选方案，每个所述捕获坑对应的所述排气通道的数量不小于1个。
[0012]作为上述微流控芯片的优选方案，所述主通道的长度为200μm以上，宽度为30μm～1000μm，高度为20μm～1000μm；所述捕获坑的长度为20μm～1000μm，宽度为20μm～1000μm，高度为20μm～1000μm；所述回收通道的长度为200μm以上，宽度为30μm～1000μm，高度为20μm～1000μm；所述排气通道的长度为20μm～1000μm，宽度为5μm～1000μm，高度为5μm～50μm。
[0013]作为上述微流控芯片的优选方案，所述底层支撑结构为片材结构，其材料为玻璃、高分子聚合物、单晶硅或多晶硅。
[0014]作为上述微流控芯片的优选方案，所述顶层通道结构在所述底层支撑结构上排列有多个，每一所述顶层通道结构的主通道入口均由第一集流通道串接，所述第一集流通道上设有集流入口；每一所述顶层通道结构的主通道出口均由第二集流通道串接，所述第二集流通道上设有集流出口；每一所述顶层通道结构的排气口或注入口均由第三集流通道串接，所述第三集流通道上设有集流进出口。
[0015]本专利技术的第二个方面提供了一种微流控芯片在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用，其包括如下步骤：
[0016]步骤1，利用上面各项内容所述的微流控芯片将肿瘤细胞悬浮液分散为单细胞液滴；
[0017]步骤2，根据单细胞液滴内的基质性质完成凝胶过程，使捕获坑内的单细胞液滴凝胶固定；
[0018]步骤3，向凝胶后的单细胞液滴加入干细胞培养基或者按比例加入干细胞培养基和功能细胞，连续培养6天～30天，扩增肿瘤干细胞并回收。
[0019]作为上述微流控芯片在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用的优选方案，所述步骤1中，利用上面各项内容所述的微流控芯片将肿瘤细胞悬浮液分散为单细胞液滴的具体过程为：
[0020]向主通道中通入肿瘤细胞悬浮液，分散于肿瘤细胞悬浮液中的肿瘤细胞在流动过程中被捕获坑捕获，肿瘤细胞在捕获坑内形成单细胞液滴，完成单细胞分散过程；
[0021]其中，所述单细胞液滴以水凝胶前体作为基质。
[0022]作为上述微流控芯片在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用的优选方案，所述干细胞培养基含有DMEM/F12培养基、1mg/ml碳酸氢钠、1～20mg/ml牛血清白蛋白、10～50ng/ml碱性成纤维细胞生长因子、10～50ng/ml表皮生长因子、1～10μg/ml胰岛素、0.5％～5％(V/V)B27添加剂、100U/ml青霉素和100μg/ml链霉素。
[0023]作为上述微流控芯片在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用的优选方案，所述功
能细胞包括血液细胞、间质细胞、血管内皮细胞、免疫细胞中的一种或多种。
[0024]作为上述微流控芯片在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用的优选方案，所述步骤3中，回收肿瘤干细胞的具体过程为：
[0025]使用物理、化学或生物手段溶解凝胶，并向回收通道通入回收辅助溶液，通过排气通道将捕获坑内肿瘤干细胞排出到主通道，主通道入口封住，从主通道出口流出并回收。
[0026]作为上述微流控芯片在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的应用的优选方案，所述回收辅助溶液为培养基、生理盐水、或磷酸缓冲盐溶液。
[0027]作为上述微流控芯片在肿瘤干细胞分选、扩增、回收中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括顶层通道结构和底层支撑结构，所述顶层通道结构包括主通道、捕获坑、排气通道和回收通道；所述主通道为直线流道，所述主通道的一端为主通道入口、另一端为主通道出口；所述捕获坑设有多个，多个所述捕获坑分布在所述主通道的一侧或两侧，且与所述主通道连通；所述回收通道设置于所述捕获坑远离所述主通道的一侧，所述回收通道上设有可供顶层通道结构内部气体排出以及流体注入的排气口或注入口；所述排气通道分布于所述顶层通道结构的底部，且连通所述捕获坑和所述回收通道。2.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于，多个所述捕获坑的形状及大小相同。3.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于，多个所述捕获坑在所述主通道的两侧呈对称分布或错位分布。4.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于，每个所述捕获坑对应的所述排气通道的数量不小于1个。5.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于，所述主通道的长度为200μm以上，宽度为30μm～1000μm，高度为20μm～1000μm；所述捕获坑的长度为20μm～1000μm，宽度为20μm～1000μm，高度为20μm～1000μm；所述回收通道的长度为200μm以上，宽度为30μm～1000μm，高度为20μm～1000μm；所述排气通道的长度为20μm～1000μm，宽度为5μm～1000μm，高度为5μm～50μm。6.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于，所述底层支撑结构为片材结构，其材料为玻璃、高分子聚合物、单晶硅或多晶硅。7.根据权利要求1至6任一项所述的一种微流控芯片，其特征在于，所述顶层通道结构在所述底层支撑结构上排列有多个，每一所述顶层通道结构的主通道入口均由第一集流通道串接，所述第一集流通道上设有集流入口；每一所述顶层通道结构的主通道出口均由第二集流通道串接，所述第二集流通道上设有集流出口；每一所述顶层通道结构的排气口或注入...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘大渔，刘洋，
申请(专利权)人：广州市第一人民医院广州消化疾病中心，广州医科大学附属市一人民医院，华南理工大学附属第二医院，
类型：发明
国别省市：