基于免疫磁性分离的微流控肿瘤细胞检测芯片的制作方法

文档序号:14916662发布日期:2018-07-11 01:16

本实用新型涉及医疗器械领域,具体涉及一种基于免疫磁性分离的微流控肿瘤细胞检测芯片。



背景技术:

近年来,随着微流控和微机械加工技术的不断完善和发展,微流控芯片技术在细胞水平上的生物学研究和临床实验诊断等领域里的优势日益显著。微流控芯片又称为芯片实验室,该技术是将生物和化学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成或基本集成在一块几平方厘米的芯片上,由微通道形成网络,以可控流体贯穿整个系统。该技术的基本特征和最大优势是多种单元技术在微小平台上的灵活组合和大规模集成,可将现行所有的细胞分析步骤和过程,如细胞操纵、细胞捕捉/筛选、细胞培养以及在线实时动态监测分析,而使用微粒控芯片技术对于肿瘤细胞的检测相对于传统检测技术具有更高的灵敏度和灵活性,极大地缩短了肿瘤的诊断时间。

然而由于微流控芯片技术的发展在国内仍然处于起步阶段,相对于国外的微流控芯片检测技术仍然具有检测灵敏度较低的问题,由于肿瘤细胞与免疫磁珠反应时间过短,造成免疫磁珠与肿瘤细胞相结合,导致肿瘤细胞部分流失或难以捕捉,同时利用传统的电泳方式对肿瘤细胞进行分离和富集纯度较低,导致肿瘤细胞难以检测出来,从而导致误诊的问题。



技术实现要素:

本实用新型为了解决上述问题,设计了一种基于免疫磁性分离的微流控肿瘤细胞检测芯片,该芯片集肿瘤细胞筛选、分离/富集和检测功能于一体,同时该芯片设计具有双重分离/富集效果,提高了肿瘤细胞检测的效率,利用免疫磁珠修饰的微型圆柱进行定向捕捉提高了肿瘤细胞的检测灵敏度,且可获得较高纯度的肿瘤细胞与免疫球蛋白的结合体,利用电磁效应对结合体进行分离/富集,提高了肿瘤细胞的检测效率和确诊率。

为了实现上述技术目的,达到上述技术效果,本实用新型是通过以下技术方案实现的:

基于免疫磁性分离的微流控肿瘤细胞检测芯片,包括芯片本体,芯片本体包括基片和光胶层组成,其特征在于:所述光胶层上设有进样槽、试剂槽a、试剂槽b和废液槽,光胶层的一侧设有电极接线柱 a和电极接线柱b,进样槽和试剂槽a通过微通道连接,微通道后接混合微通道,混合微通道后接分离微通道,分离微通道后接染色计数微通道,所述混合微通道并联后分别与微通道和分离微通道连接,所述分离微通道为迂回型微通道,分离微通道的下方埋设有磁性线圈,磁性线圈的两端分别与电极接线柱a和电极接线柱b连接,混合微通道、分离微通道和染色计数微通道的通道内设有微柱阵列,微柱阵列由若干微型圆柱以一定的间距排列而成,微型圆柱表面覆盖有免疫磁珠。

优选的,所述的微柱阵列由高80μm、间距为80μm的微型圆柱排列而成。

优选的,所述的微通道、混合微通道、分离微通道和染色计数微通道的通道深度为80-200μm。

优选的,所述的混合微通道设有4条且为直线型微通道。

优选的,所述的基片采用石英玻璃制成,所述的光胶层采用聚二甲基硅氧烷制成。

本实用新型的有益效果是:该芯片集肿瘤细胞筛选、分离/富集和检测功能于一体,同时该芯片具有双重分离/富集效果,提高了肿瘤细胞检测的效率,利用免疫磁珠修饰的微型圆柱进行定向捕捉提高了肿瘤细胞的检测灵敏度,且可获得较高纯度的肿瘤细胞与免疫球蛋白的结合体,利用电磁效应对结合体进行分离/富集,提高了肿瘤细胞的检测效率和确诊率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是基于免疫磁性分离的微流控肿瘤细胞检测芯片的正面结构视图。

图2是基于免疫磁性分离的微流控肿瘤细胞检测芯片的A-A截面剖视图;

图3是基于免疫磁性分离的微流控肿瘤细胞检测芯片的B-B截面剖视图。

附图中,各标号所代表的部件列表如下:

1-芯片本体,101-基片,102-光胶层,11-进样槽,12-试剂槽 a,13-试剂槽b,14-废液槽,16-电极接线柱a,17-电极接线柱b, 18-磁性线圈,2-混合微通道,3-分离微通道,4-染色计数微通道, 5-微型圆柱。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是4 本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-3所示,基于免疫磁性分离的微流控肿瘤细胞检测芯片,包括芯片本体(1),芯片本体(1)包括由石英玻璃制成的基片 (101)和聚二甲基硅氧烷制成的光胶层(102)组成,所述光胶层上设有进样槽(11)、试剂槽a(12)、试剂槽b(13)和废液槽(14),光胶层(102)的一侧设有电极接线柱a(16)和电极接线柱b(17),进样槽(11)和试剂槽a(12)通过微通道连接,微通道后接混合微通道(2),混合微通道(2)设有4条且为直线型微通道,混合微通道(2)后接分离微通道(3),分离微通道(3)后接染色计数微通道 (4),所述混合微通道(2)并联后分别与微通道和分离微通道(3) 连接,所述分离微通道(3)为迂回型微通道,分离微通道(3)的下方埋设有磁性线圈(18),磁性线圈(18)的两端分别与电极接线柱 a(16)和电极接线柱b(17)连接。

本实施例中肝癌细胞的分离检测为例说明本芯片的使用原理,在使用本芯片分离检测肝癌细胞前,配置好生物素化去唾液酸胎球蛋白(ASGPR)并使用该免疫球蛋白包被磁微珠获得免疫磁珠,同时使用免疫磁珠覆盖微型圆柱(5)的表面,为了验证覆盖的效率,使用生物素化的Cy5-IgG对表面反应进行验证,在芯片表面反应修饰了 Streptavidin后,加入biotin-IgG-Cy5,若芯片修饰反应完全,表明ASGPR被固定于通道内的微型圆柱(5)上。

为了使各通道内的细胞与固定的蛋白试剂有最大的接触,以及打破芯片本体(1)内部流体的层流,本芯片在混合微通道(2)、分离微通道(3)和染色计数微通道(4)的通道内设有微柱阵列,微柱阵列由高80μm、间距为80μm的微型圆柱(5)排列而成,以此方式设置的微型圆柱不仅可打破流体层流还可防止细胞因撞击造成破裂导致获得的肿瘤细胞与免疫球蛋白的结合体纯化率过低的问题。

使用1%(w/v)BSA以及0.09%(w/v)NaN3的PBS缓冲溶液以 20μL/min的上养速度对芯片内部各为通道清洗3分钟,上样采用移动进样泵将含有肝癌细胞的全血和免疫磁珠分别加入至进样槽(11) 和试剂槽a(12)中,全血和免疫磁珠通过微通道后分别分流至4条混合微通道(2)中,由于每条混合微通道(2)中均设有微型圆柱(5) 且微型圆柱之间设有一定分离间隙,直径较小的红细胞和白细胞顺利迅速通过间隙并流向至废液槽(14)中,剔除了红细胞和白细胞之后,溶液中的肝癌细胞则更容易被免疫磁珠捕捉并结合形成结合体;部分未捕捉到的肝癌细胞和结合体进一步流动至分离微通道(3)中,分离微通道中的微型圆柱表面包被的ASGPR继续对混合溶液中的肝癌细胞进行捕捉,由于分离微通道(3)采用迂回式微通道,极大地延长了捕捉路径,提高肿瘤细胞的捕捉率;同时将电极接线柱a和电极接线柱b分别接入电源的正负极,在电磁感应下,磁性线圈(18)产生磁场,流入至分离微通道(3)的结合体在磁性吸引下滞留与分离微通道(3)中,而混合溶液中的其它物质则顺利通过分离微通道(3);当混合溶液分离完全时,断开磁性线圈(18)的电源,使用PBS缓冲液冲洗捕捉于微型圆柱(5)和分离微通道(3)中的肿瘤细胞结合体以完成肿瘤细胞的富集,富集和纯化的肿瘤细胞进入染色计数微通道 (4)中,通过试剂槽b(13)向肿瘤细胞结合体中注入Hep Par1抗体进行免疫荧光染色,染色后的肿瘤细胞结合体在染色计数微通道 (4)流向废液槽(14)的过程中经过荧光显微镜的图像采集和计数。

本实施例中采用奥林巴斯X70荧光显微镜观察细胞,同时采用 Image-Pro Plus 6.0软件进行图像采集,仔细分析捕获的图像并计数符合预定标准的细胞,当细胞的颜色、大小、核大小等形态学特征符合标准的细胞被认定位肝癌细胞,进而确诊。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

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