【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微流控芯片技术，具体说是一种基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法。
技术介绍
1、微流控芯片技术(microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个集生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。微流控芯片具有流体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点,它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析,并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程。其应用的终极目标是实现微全分析系统－芯片实验室(lab on a chip)。
2、目前，把循环肿瘤细胞(circulating tumor cells，ctcs)从血液中分离富集离不开利用离心去分离不同密度的细胞，离心芯片于是成为我们实现全自动富集和鉴定ctc的不二选择。在离心式微流控芯片中,微流道沿着圆盘的径向分布,这与离心力的作用方向(径向向外)一致。流体被预先装在靠近圆盘中心的储液仓中,当芯片由马达带动旋转时,流体就在离心力的作用下沿着微流道网络向远离圆心转向边缘的方向运动。由于高聚物一般都是表面憎水的,微流道内的毛细作用力几乎为零，因此离心力可作为流体流动的唯一驱动力。现有技术的离心力驱动可以得到5nl/s-0.1ml/s范围内的流速,比其他驱动技术流速的调节范围大,且离心力驱动可以通过改变离心机的马达的转速以调节流速的大小,其应用越来越多。但现有
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术提供了一种可提高检测精度的基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，包括离心机和由该离心机驱动旋转的生物微流控芯片，该芯片上依次设有细胞富集单元、免疫磁珠单元和染色杂交反应单元，相邻两单元之间通过设置在芯片上的微流道连通，所述离心机驱动芯片以如下速度旋转：
3、
4、其中，rpm为芯片旋转的离心力大于微流道的虹吸力时的最小转速，ρ为流体密度，δr为流体最高点到芯片的圆心与流体最低点到芯片的圆心之间的距离差，为流体到芯片的圆心的距离的平均值，pcap为微流道的虹吸力，其通过下式计算：
5、
6、其中，θc为流体面接触角度，γla为流体跟空气的接触能量，dh为微流道的直径；
7、全血样本在芯片的上述速度的旋转离心力作用下通过上述各单元和微流道依次进行细胞富集、去白细胞和染色杂交后获得肿瘤细胞。
8、进一步地，所述细胞富集单元包括离心仓、血浆仓和废液仓，向所述离心仓添加全血样本后，芯片以上述速度顺时针方向旋转，使全血样本分层；然后芯片以上述速度逆时针方向旋转，使血浆层经微流道进入血浆仓，血细胞沉淀物进入废液仓。
9、进一步地，所述免疫磁珠单元包括免疫磁珠仓和反应仓，待芯片停止旋转后，取样针从试剂仓定量抽取免疫磁珠，并将免疫磁珠添加至所述免疫磁珠仓，然后芯片以上述速度顺时针旋转，使所述血浆仓内的血浆与免疫磁珠仓内的免疫磁珠经波纹通道混合后进入所述反应仓。
10、进一步地，芯片停止旋转，在所述反应仓内进行室温孵育20分钟，再启动磁力模块产生磁场，在磁场的作用下免疫磁珠上吸附白细胞，然后芯片以上述速度顺时针旋转，使反应仓内的除去白细胞的样本流入微流道。
11、进一步地，所述染色杂交反应单元包括染色杂交仓，从所述反应仓流入微流道的样本进入该染色杂交仓，芯片停止旋转，取样针从试剂仓定量抽取染色液并加入到所述染色杂交仓；然后芯片顺、逆时针来回旋转，使染色杂交仓内的样本与染色液充分混合；接着芯片停止旋转，染色杂交仓加温至37℃，孵育20分钟。
12、进一步地，取样针从试剂仓定量抽取清洗液并加入到所述染色杂交仓，然后芯片顺、逆时针来回旋转，使染色杂交仓内的样本与清洗液充分混合，接着芯片以上述速度顺时针旋转，将染色杂交仓内的细胞沉淀到仓底，然后芯片以上述速度逆时针旋转，将染色杂交仓内的废液送至所述废液仓。
13、进一步地，待芯片停止旋转后，取样针从试剂仓定量抽取杂交液并加入到所述染色杂交仓，然后芯片顺、逆时针来回旋转，使染色杂交仓内的染色后的样本与杂交液充分混合；接着芯片停止旋转，染色杂交仓加温至80℃，孵育2分钟；再加温至40℃，孵育120分钟。
14、进一步地，取样针从试剂仓定量抽取清洗液并加入到染色杂交仓，然后芯片顺、逆时针来回旋转，使染色杂交仓内的样本与清洗液充分混合；接着芯片以上述速度顺时针旋转，将染色杂交仓内的细胞沉淀到仓底，然后芯片以上述速度逆时针旋转，将废液送至所述废液仓。
15、进一步地，芯片停止旋转，取样针从试剂仓定量抽取细胞显示液并加入到染色杂交仓，然后芯片顺、逆时针来回转动，使染色杂交仓内的样本与细胞显示液充分混合，待芯片停止旋转后，采用扫描仪对染色杂交仓内的样本进行扫描，获得肿瘤细胞的信息。
16、作为优选，所述微流道为具有虹吸作用的毛细管式微流道，其由首段、末段和连通首段与末段并通过弧形过渡的中间段组成。
17、从以上技术方案可知，本专利技术通过离心机驱动芯片以特定的速度旋转，可对全血样本进行血浆分离及肿瘤细胞富集，并可通过微流道将富集的细胞定量分配至染色杂交反应单元，其解决了肿瘤细胞富集和检测分步完成的问题，改善了肿瘤细胞检测结果准确度低的问题；同时通过芯片内的离心及液体分配的方式，提高了肿瘤细胞检测精准度的可靠性，并且可以实现芯片的全自动更换流程，大大减少了实验人员以及医疗工作人员的工作量。
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1.基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，包括离心机和由该离心机驱动旋转的生物微流控芯片，该芯片上依次设有细胞富集单元、免疫磁珠单元和染色杂交反应单元，相邻两单元之间通过设置在芯片上的微流道连通，其特征是所述离心机驱动芯片以如下速度旋转：
2.根据权利要求1所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：所述细胞富集单元包括离心仓、血浆仓和废液仓，向所述离心仓添加全血样本后，芯片以上述速度顺时针方向旋转，使全血样本分层；然后芯片以上述速度逆时针方向旋转，使血浆层经微流道进入血浆仓，血细胞沉淀物进入废液仓。
3.根据权利要求2所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：所述免疫磁珠单元包括免疫磁珠仓和反应仓，待芯片停止旋转后，取样针从试剂仓定量抽取免疫磁珠，并将免疫磁珠添加至所述免疫磁珠仓，然后芯片以上述速度顺时针旋转，使所述血浆仓内的血浆与免疫磁珠仓内的免疫磁珠经波纹通道混合后进入所述反应仓。
4.根据权利要求3所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：芯片停止旋转，在所述反应仓内进行室温孵育
5.根据权利要求4所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：所述染色杂交反应单元包括染色杂交仓，从所述反应仓流入微流道的样本进入该染色杂交仓，芯片停止旋转，取样针从试剂仓定量抽取染色液并加入到所述染色杂交仓；然后芯片顺、逆时针来回旋转，使染色杂交仓内的样本与染色液充分混合；接着芯片停止旋转，染色杂交仓加温至37℃，孵育20分钟。
6.根据权利要求5所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：取样针从试剂仓定量抽取清洗液并加入到所述染色杂交仓，然后芯片顺、逆时针来回旋转，使染色杂交仓内的样本与清洗液充分混合，接着芯片以上述速度顺时针旋转，将染色杂交仓内的细胞沉淀到仓底，然后芯片以上述速度逆时针旋转，将染色杂交仓内的废液送至所述废液仓。
7.根据权利要求6所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：待芯片停止旋转后，取样针从试剂仓定量抽取杂交液并加入到所述染色杂交仓，然后芯片顺、逆时针来回旋转，使染色杂交仓内的染色后的样本与杂交液充分混合；接着芯片停止旋转，染色杂交仓加温至80℃，孵育2分钟；再加温至40℃，孵育120分钟。
8.根据权利要求7所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：取样针从试剂仓定量抽取清洗液并加入到染色杂交仓，然后芯片顺、逆时针来回旋转，使染色杂交仓内的样本与清洗液充分混合；接着芯片以上述速度顺时针旋转，将染色杂交仓内的细胞沉淀到仓底，然后芯片以上述速度逆时针旋转，将废液送至所述废液仓。
9.根据权利要求8所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：芯片停止旋转，取样针从试剂仓定量抽取细胞显示液并加入到染色杂交仓，然后芯片顺、逆时针来回转动，使染色杂交仓内的样本与细胞显示液充分混合，待芯片停止旋转后，采用扫描仪对染色杂交仓内的样本进行扫描，获得肿瘤细胞的信息。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：所述微流道为具有虹吸作用的毛细管式微流道，其由首段、末段和连通首段与末段并通过弧形过渡的中间段组成。
...【技术特征摘要】
1.基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，包括离心机和由该离心机驱动旋转的生物微流控芯片，该芯片上依次设有细胞富集单元、免疫磁珠单元和染色杂交反应单元，相邻两单元之间通过设置在芯片上的微流道连通，其特征是所述离心机驱动芯片以如下速度旋转：
2.根据权利要求1所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：所述细胞富集单元包括离心仓、血浆仓和废液仓，向所述离心仓添加全血样本后，芯片以上述速度顺时针方向旋转，使全血样本分层；然后芯片以上述速度逆时针方向旋转，使血浆层经微流道进入血浆仓，血细胞沉淀物进入废液仓。
3.根据权利要求2所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：所述免疫磁珠单元包括免疫磁珠仓和反应仓，待芯片停止旋转后，取样针从试剂仓定量抽取免疫磁珠，并将免疫磁珠添加至所述免疫磁珠仓，然后芯片以上述速度顺时针旋转，使所述血浆仓内的血浆与免疫磁珠仓内的免疫磁珠经波纹通道混合后进入所述反应仓。
4.根据权利要求3所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：芯片停止旋转，在所述反应仓内进行室温孵育20分钟，再启动磁力模块产生磁场，在磁场的作用下免疫磁珠上吸附白细胞，然后芯片以上述速度顺时针旋转，使反应仓内的除去白细胞的样本流入微流道。
5.根据权利要求4所述基于离心式生物微流控芯片检测肿瘤细胞的方法，其特征在于：所述染色杂交反应单元包括染色杂交仓，从所述反应仓流入微流道的样本进入该染色杂交仓，芯片停止旋转，取样针从试剂仓定量抽取染色液并加入到所述染色杂交仓；然后芯片顺、逆时针来回旋转，使染色杂交仓内的样本与染色液充分混合；接着芯片停止旋转，染色杂交仓加温至37℃，孵育20分钟。...
【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，罗维湘，
申请(专利权)人：长沙普方德生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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