【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于稀有细胞富集筛选，尤其涉及一种基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片及其分选方法。
技术介绍
1、当前的细胞分选技术主要基于细胞直径，包括微柱/微孔筛选、确定性侧向位移(dld)以及利用流体力学或外加电场、磁场和声场的微流控芯片。微柱与微孔芯片通过物理截留较大直径的循环肿瘤细胞实现分离。dld芯片通过排列微柱使细胞发生侧向移动，从而在特定出口收集目标细胞。外加磁场电场的微流控芯片则利用不同直径细胞受力差异来分离肿瘤细胞。
2、惯性分选技术通过细胞在直流通道中受到的惯性升力来实现肿瘤细胞的分离。然而，为了提高分离效率，研究者引入了dean涡流分选芯片(dff)，这种芯片通过螺旋形和蛇形结构产生dean拖拽力，使不同大小的细胞在通道内壁之间移动，实现更精确的分离。dean拖拽力的大小与粒子大小密切相关，导致直径较大的细胞倾向于聚焦在通道内侧壁，而较小细胞则聚焦在外侧壁。
3、但是，现有技术存在的不足包括：一般涉及外加场，例如磁场、电场等，额外原件的集成会使芯片制作具有较大的复杂性，无法满足临床应用中多毫升血样的高效分离。微柱、微孔与dld芯片涉及大量微柱或微孔结构会导致细胞分选过程中易堵塞并且造成较大的流动阻力，有微柱结构存在的过滤芯片与dld芯片在面临以上的问题时，堵塞可能会导致细胞分离效率与纯度随时间的增长越来越低、截留失败导致ctc计数准确度降低、ctc破裂和富集的细胞无法进行下游检测分析等问题。
4、而依据惯性分选技术进行分离的装置，当不同惯性分选技术偶联(例如螺旋+
技术实现思路
1、为解决针对血液中循环肿瘤细胞混杂在近百万倍背景细胞中难以高效分离的技术问题，本专利技术提出了一种基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片及其分选方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，所述微流控芯片具有双螺旋结构，包括：
3、初筛通道，用于初步聚焦分离循环肿瘤细胞；
4、次级筛选通道，直接与初筛通道相连，用于对初筛后的循环肿瘤细胞进行二次聚焦分离；
5、所述初筛通道在旋转至芯片内部后分离成两个分支，一个分支连接中间出口，用于排出未聚焦的微粒和多余液体，另一个分支与次级筛选通道相连，以继续进行微粒的聚焦和分离；
6、所述微流控芯片设计有一个入口用于液体样本的注入，以及三个出口，分别为中间出口、微粒收集出口和废物出口，以实现液体样本的注入和分离后微粒的收集。
7、优选地，所述初筛通道的宽度大于所述次级筛选通道的宽度，以实现不同直径微粒的初步分离。
8、优选地，所述中间出口的设计允许调节流速，以优化微粒在次级筛选通道中的保留率。
9、优选地，所述流速调节通过连接在中间出口的流阻管实现，流阻管的长度和直径根据需要调节。
10、优选地，所述微流控芯片的通道间距为400μm，初始螺旋半径为3.3mm，中部s弯调整成对称结构。
11、优选地，所述微流控芯片采用pdms材料制成，并通过制备工艺实现芯片的成型和功能化。
12、优选地，所述入口、所述微粒收集出口和所述废物出口均设置在所述微流控芯片外部，以实现直接集成其他装置。
13、第二方面，本专利技术还提供了一种微流控芯片的分选方法，基于第一方面所述的基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，用于分离循环肿瘤细胞，包括以下步骤：
14、将待分离样本注入所述微流控芯片的入口；
15、利用所述微流控芯片的初筛通道对所述待分离样本中的细胞进行初步聚焦分离；
16、将初筛后细胞引导至所述微流控芯片的次级筛选通道进行二次聚焦分离；
17、通过所述微流控芯片的中间出口排出未聚焦的微粒和多余液体；
18、收集从所述微流控芯片的微粒收集出口排出的聚焦微粒。
19、优选地，初筛通道的横截面设计为长方形，宽度和高度具有较低纵横比，允许不同直径微粒在流道不同位置的聚焦，适应不同大小微粒的分离需求。
20、优选地，次级筛选通道的横截面设计为长方形，宽度较初筛通道窄，利于小直径微粒的聚焦，以实现更精确的微粒或细胞分离。
21、优选地，中间出口通过连接的流阻管调节流速，以优化微粒在次级筛选通道中的保留率。
22、优选地，流阻管的长度和直径根据需要调节，以适应不同的流速和微粒分选效率。
23、优选地，双螺旋结构设计使得直径较大的细胞受到更高的惯性升力，从而更容易聚焦在靠近通道内侧壁的位置。
24、优选地，分选过程中较小的细胞易受到dean力的影响而倾向于聚焦到近外侧壁的位置，从而实现与直径较大的细胞的分离。
25、优选地，分选方法还包括将基于生物化学原理的芯片与微流控芯片相连接，以进行二次筛选，提高背景细胞的去除率。
26、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
27、本专利技术提供了一种基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，所述微流控芯片具有包含内出口的双螺旋结构，包括：初筛通道，用于初步聚焦分离循环肿瘤细胞；次级筛选通道，直接与初筛通道相连，用于对初筛后的循环肿瘤细胞进行二次聚焦分离；其中，所述初筛通道在旋转至芯片内部后分离成两个分支，一个分支连接中间出口，用于排出未聚焦的微粒和多余液体，另一个分支与次级筛选通道相连，以继续进行微粒的聚焦和分离；所述微流控芯片设计有一个入口用于液体样本的注入，以及三个出口，分别为中间出口、微粒收集出口和废物出口，以实现液体样本的注入和分离后微粒的收集。
28、本专利技术通过双螺旋结构设计，实现了对循环肿瘤细胞的高通量筛选，提高了分离效率；通过初筛通道和次级筛选通道的设计使得循环肿瘤细胞经历两次聚焦分离，提高了分离的精确度。本专利技术设计了一个入口用于液体样本的注入和三个出口用于分离后微粒的收集，简化了操作流程，提高了实验的便捷性和效率。相对于主动技术分离中对细胞修饰的多重处理，本专利技术微流控芯片的被动式分离技术的简单性能够一定程度上降低不同实验的误差，得到性能比较稳定的分选芯片。
29、与现有技术相比，本专利技术提供的微流控芯片不涉及细胞的额外处理，没有细胞与微结构的碰撞发生，保证了细胞的活性，为分选细胞的下游基因、蛋白分析打下基础。相较于现有的双螺旋型技术，本专利技术增加了对中部s弯的研究，在微粒流经螺旋交界处时仍受力平衡，防止颗粒的散焦，进而提高了不同微粒的聚焦效果，降低颗粒轨迹的重叠情况。另外，本专利技术提供的微流控芯片未增加鞘液通道，能够在保证分选效率的情况下，平衡两级通道所需流量。
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1.一种基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片具有包含内出口的双螺旋结构，包括：
2.根据权利要求1所述的基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，其特征在于，所述初筛通道的宽度大于所述次级筛选通道的宽度，以实现不同直径微粒的初步分离。
3.根据权利要求1所述的基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，其特征在于，所述中间出口的设计允许调节流速，以优化微粒在次级筛选通道中的保留率。
4.根据权利要求3所述的基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，其特征在于，所述流速调节通过连接在中间出口的流阻管实现，流阻管的长度和直径根据需要调节。
5.根据权利要求1所述的基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片的通道间距为400μm，初始螺旋半径为3.3mm，中部s弯调整成对称结构。
6.根据权利要求1所述的基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片采用PDMS材料制成，并通过制备工艺实现芯片的成型和功能化。>
7.根据权利要求1所述的基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，其特征在于，所述入口、所述微粒收集出口和所述废物出口均设置在所述微流控芯片外部，以实现直接集成其他装置。
8.一种微流控芯片的分选方法，其特征在于，基于权利要求1-7任一项所述的基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，用于分离循环肿瘤细胞，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片具有包含内出口的双螺旋结构，包括：
2.根据权利要求1所述的基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，其特征在于，所述初筛通道的宽度大于所述次级筛选通道的宽度，以实现不同直径微粒的初步分离。
3.根据权利要求1所述的基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，其特征在于，所述中间出口的设计允许调节流速，以优化微粒在次级筛选通道中的保留率。
4.根据权利要求3所述的基于双螺旋结构用于分选循环肿瘤细胞的微流控芯片，其特征在于，所述流速调节通过连接在中间出口的流阻管实现，流阻管的长度和直径根据需要调节。
5.根据权利要求1所述的基于双...
【专利技术属性】
技术研发人员：张航与，李佳宁，郎月，刘波，李娜，赵璐明，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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