用于循环肿瘤细胞分选富集的双螺旋微流控芯片研究*

邸元帅，徐秀林，纪春阳

(上海理工大学 医疗器械与食品学院，上海 200093)

1 引 言

循环肿瘤细胞(circulating tumor cells，CTCs)存在于人类外周血中，但数量极少，1mL血液中血细胞的含量约109个，而CTCs只有1～100个[1-2]，对CTCs进行精确检测，可对肿瘤进行早期预防和精准治疗并判断预后[3-5]。而CTCs分选的效果会直接影响后续的检测结果，因此，建立一种精准分选CTCs的方法非常重要。微流控技术[6-8]是一种在微米尺寸的流道内对纳升或者皮升量级的液体进行操纵或控制的技术，其特点是低试剂样本消耗、快速、低成本、高通量、使用简便等[9]。

惯性分选是一种靠不同粒径的粒子在流道内受惯性升力和Dean曳力共同作用下，在微流控芯片中横向的不同位置达到平衡，从而达到分选富集目的的分选方法，该方法可以实现循环肿瘤细胞的分选富集。近年来，研究者针对如何利用惯性分选高效、精准地分选CTCs进行了大量的研究。Hou等[10]提出一种单螺旋通道微流控芯片，在3 mL/h的流速下该芯片的回收率大于85%；Li等[11]通过实验发现，“Dean数”相同时，弯流道的“宽高比”越小(即管道高度越大)，粒子聚集点位置离弯管内侧越远；粒子相对直径越大，其聚集点位置离弯管内侧越近。目前，“小宽高比”微管道常被用来分离10、15、20 μm直径的粒子；Sun等[12]采用双螺旋结构分离全血液中的MCF-7及HeLa细胞，该双螺旋结构可以视作两条螺旋流道在中间由“S”型结构连接而成。

本研究设计了一种微流控芯片，用于分选富集外周血液中的CTCs，通过Ansys fluent仿真软件对其分选性能进行模拟，根据模拟结果设计微流控芯片，并通过试验验证该芯片对CTCs的分选富集效果。……