用于捕获液体中的颗粒或细胞的柔性过滤装置制造方法
【专利摘要】一种过滤装置，所述过滤装置包含外壳(208，210)和一个或多个柔性滤器阵列(100)。可使所述柔性滤器阵列(100)联接至所述外壳(208，210)。各柔性滤器阵列(100)可包含多个构件和一个或多个支持构件(110)。多个构件(100)彼此可通过预定距离(g)间隔开。可使一个或多个支持构件(120)联接至所述多个构件(110)中的一个或多个。所述多个构件(100)中的每个可被设置为相对于一个或多个支持构件(120)偏转。
【专利说明】用于捕获液体中的颗粒或细胞的柔性过滤装置
[0001] 领域
[0002] 本文所述主题一般涉及对液体中颗粒的捕获，具体涉及对体液中颗粒的捕获。
[0003] 背景
[0004] 过滤是通过利用颗粒的物理性质差异将其从液体或颗粒混合物分离出来的过程。 当液体经过或通过膜或能作为选择性屏障的其它结构时，发生过滤。颗粒被所述屏障阻留 或通过屏障存在于过滤物中。
[0005] 基于上世纪60年代的专利，径迹蚀刻（track-etch)的聚合物滤器因其低成本和 快速样品通过速度而广泛用于富集生物细胞。所述径迹蚀刻的滤器具有无规分布的孔，所 述孔由一般通过核反应器产生的快重离子确定并随后在蚀刻处理中放大至所需直径。这些 滤器基于细胞通过特定尺寸的孔的能力，从体液机械地富集某些细胞。
[0006] 附图简要说明
[0007] 现将参照附图仅以示例方式描述对于本发明技术的实施方式，其中：
[0008] 图1A说明本发明公开内容所述的柔性滤器阵列的实施方式，所述柔性滤器阵列 包含微弹簧。
[0009] 图1B说明图1A中所示柔性滤器阵列的构件；
[0010] 图1C说明本发明公开内容所述的柔性滤器阵列的另一个实施方式，所述柔性滤 器阵列包含悬臂。
[0011] 图1D说明图1D中所示柔性滤器阵列的构件；
[0012] 图2A说明本发明公开内容所述的滤器配置的示例；
[0013] 图2B是本发明公开内容所述的滤器配置示例的示意图；
[0014] 图3A说明对本发明公开内容所述的微弹簧柔性滤器阵列的灵活性的有限元模 拟，说明平面外位移；
[0015] 图3B以图像形式说明本发明公开内容所述的微弹簧示例的平面外形变与构件厚 度的关系；
[0016] 图3C以图像形式说明本发明公开内容所述的微弹簧示例的平面外形变与构件宽 度的关系；
[0017] 图3D以图像形式说明本发明公开内容所述的微弹簧示例的平面外形变与构件长 度的关系；
[0018] 图3E以图像形式说明本发明公开内容所述的微弹簧示例的平面外形变与锚定件 数目/阵列的关系；
[0019] 图3F以图像形式说明对于图3A的线1-1而言，微弹簧示例的间隙宽度变化与沿 该构件长度的位置的关系；
[0020] 图3G以图像形式说明对于图3A的线2-2而言，微弹簧示例的间隙宽度变化与沿 该构件长度的位置的关系；
[0021] 图4A是本发明公开内容所述的微弹簧柔性滤器阵列的示例；
[0022] 图4B是本发明公开内容所述的微弹簧柔性滤器阵列的示例；
[0023] 图4C是本发明公开内容所述的微弹簧柔性滤器阵列的示例；
[0024] 图4D是本发明公开内容所述的微弹簧柔性滤器阵列的示例，其中包括一个或多 个肿瘤细胞；
[0025] 图5A说明如本发明公开内容所述，就不同压强下的微弹簧柔性滤器阵列示例而 言，捕获效率与间隙宽度的关系图；
[0026] 图5B说明如本发明公开内容所述，就不同压强下的微弹簧柔性滤器阵列示例而 言，富集结果与间隙宽度的关系图；
[0027] 图6说明如本发明公开内容所述，采用不同血液产品的过滤体积与压强的关系 图；
[0028] 图7是如本发明公开内容所述，活力与压强的关系图；
[0029] 图8A说明如本发明公开内容所述，一英寸水柱压强下的示例富集结果的扫描电 子显微镜（SEM)照片；
[0030] 图8B说明如本发明公开内容所述，十英寸水柱压强下的示例性富集结果的SEM照 片；
[0031] 图9A?D说明如本发明公开内容所述，对微弹簧柔性滤器阵列上的循环肿瘤细胞 的免疫细胞化学检测；
[0032] 如10A说明如本发明公开内容所述，GFP标记的C8161黑素瘤细胞在微弹簧柔性 滤器阵列上的集落扩增的示例；
[0033] 图10B说明如本发明公开内容所述，微弹簧柔性滤器阵列上和Petri培养皿（作 为阳性对照）中细胞增殖的细胞数量随时间的示例；
[0034] 图11说明如本发明公开内容所述的包括四个柔性滤器阵列的过滤组件的示例；
[0035] 图12A?D说明如本发明公开内容所述的用于血液细胞分级分离与离析的串联柔 性滤器阵列装置；
[0036] 图13A?F说明如本发明公开内容所述，通过串联柔性滤器这列装置分离活性、凋 亡和坏死MDA-MB-231细胞的示例；和
[0037] 图14A?F说明如本发明公开内容所述，对同步在细胞周期不同阶段的 MDA-MB-231细胞的分离的示例。
[0038] 发明详述
[0039] 为了使说明简单并清楚，在合适的情况下，在不同附图间重复使用附图标记以指 示对应或类似的元件。此外，叙述许多具体细节以提供对本文所述实施方式的透彻理解。然 而，本领域普通技术人员应理解，本文所述实施方式的实践不限于这些具体细节。在其它情 况中，未对方法、处理和构成成分做详细描述，但并不使所述涉及的有关特征不清楚。并且， 不认为本说明书构成对本文所述实施方式范围的限制。
[0040] 现提供贯穿本发明公开内容使用的一些定义。
[0041] 本文中术语"孔隙率"定义为二维表面上的开口面积占所述二维表面上总表面积 的百分比。
[0042] 术语"柔性"一般指柔性材料的硬度，表征为其弹性系数（杨氏系数）。提及生物 颗粒时，该定义考虑其因受力变形的能力。提及装置结构柔性时，该定义还考虑该结构因受 力弯曲、伸缩和缓冲的能力。
[0043] 术语细胞"活力"指细胞对其完整性的保持，其可通过采用市售可得的细胞活力测 试产品测试对不同化学物的膜透过性来测定。
[0044] 术语细胞"增殖力（proliferability)"指细胞复制并形成集落的能力。活细胞可 能不是可增殖的，因为其可能处于静止状态（dormant state)因而在观察期间不活跃增殖。
[0045] 术语CTC富集处理的"捕获效率/回收率"定义为富集后阻留在装置上的肿瘤细 胞数量占灌入细胞数量的百分比。为了测试CTC富集系统的捕获效率/回收率，需要通过 将已知数量的肿瘤细胞灌入健康供者血液来构件模式样品。
[0046]
【权利要求】
1. 一种过滤装置（200)，其包含： 外壳（208, 210); 联接至所述外壳（208, 210)的一个或多个柔性滤器阵列（100)，各柔性滤器阵列（100) 包含： 通过预定距离（g)彼此间隔开的多个构件（110); 联接有所述多个构件（110)中的一个或多个的一个或多个支持构件（120); 所述多个构件（110)中的每个被设置为相对于一个或多个支持构件（120)偏转。
2. 如权利要求1所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述多个构件（110)是基本刚性 的。
3. 如权利要求1所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述多个构件（110)是基本柔性 的。
4. 如权利要求1?3中任一项所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述多个构件 (110)中的一个或多个基本是直的。
5. 如权利要求1?4中任一项所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述多个构件 (110)中的一个或多个包含两个或更多个相邻构件，所述相邻构件彼此基本平行并且仅由 其之间形成的间隙空间（g)隔开。
6. 如权利要求5所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述两个或更多个相邻构件 (110)包含通过垂直部分彼此联接的两个相邻构件，其中所述垂直部分基本垂直于所述两 个相邻构件。
7. 如权利要求6所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述垂直部分基本是直的。
8. 如权利要求5所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述两个或更多个相邻构件基本 是直的。
9. 如权利要求1?8中任一项所述的过滤装置（200)，其特征在于，至少一个柔性滤器 阵列（100)的孔隙率是20%?60%，所述孔隙率是间隙空间（g)的面积相对于所述柔性滤 器阵列暴露于经过血液的总面积的比。
10. 如权利要求9所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述孔隙率是40%?60%。
11. 如权利要求9所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述孔隙率是50%?60%。
12. 如权利要求1?11中任一项所述的过滤装置（200)，其特征在于，至少一个柔性滤 器阵列（100)具有第一方向上的流通方向，所述多个构件以所述第一方向偏转。
13. 如权利要求12所述的过滤装置（200)，其特征在于，至少一个柔性滤器阵列（100) 在第二方向上是基本不可形变的，所述第二方向与所述第一方向正交。
14. 如权利要求1?13中任一项所述的过滤装置（200)，其特征在于，至少一个柔性滤 器阵列（100)被设置为过滤血液、尿液、精液或唾液之一。
15. 如权利要求1?4中任一项所述的过滤装置（200)，其特征在于，至少一个柔性滤 器阵列（100)被设置为过滤血液，从而阻止所述血液中循环的大于预定直径的颗粒和细胞 通过所述滤器。
16. 如权利要求15所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述多个构件（110)由距离 (g)间隔开，所述距离（g)基于希望被捕获的细胞的尺寸。
17. 如权利要求15所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述多个构件（110)由0.5? 200微米的距离间隔开。
18. 如权利要求15所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述多个构件（110)中的一个 或多个基本是直的，并且由1?50微米的距离彼此间隔开。
19. 如权利要求15所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述多个构件（110)中的一个 或多个包含两个或更多个相邻构件，所述两个或更多个相邻构件彼此基本平行并由3?9 微米的距离彼此间隔开。
20. 如权利要求19所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述两个或更多个相邻构件 (110)包含通过垂直部分彼此联接的两个相邻构件，其中所述垂直部分基本垂直于所述两 个相邻构件。
21. 如权利要求1?20中任一项所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述多个构件 (110)由如下至少一种材料构建：聚对二甲苯-C、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺或任何其它透 明可微加工的薄膜材料。
22. 如权利要求1?20中任一项所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述多个构件 (110)由如下至少一种材料构建：聚乳酸、聚乙交酯或任何其它可微加工的生物可降解的 材料。
23. 如权利要求1?22中任一项所述的过滤装置（200)，其特征在于，至少一个柔性滤 器阵列可被操作在低于1245Pa的压强下以0. lmL/分钟?50mL/分钟的流速过滤全血。
24. 如权利要求1?23中任一项所述的过滤装置（200)，其特征在于，至少一个柔性滤 器阵列可被操作在低于249Pa的压强下以0. lmL/分钟?50mL/分钟的流速过滤全血。
25. 如权利要求1?24中任一项所述的过滤装置（200)，其特征在于，所述一个或多个 柔性滤器阵列包含两个柔性滤器阵列，其中各所述柔性滤器阵列形成为第一柔性滤器阵列 的构件之间的预定距离与第二柔性滤器阵列的构件之间的预定距离不同。
【文档编号】B01D43/00GK104093470SQ201380005849
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年1月17日 优先权日:2012年1月17日
【发明者】郑斯扬, R·阿鲁卡, 周明达, 叶映廷 申请人:宾州研究基金会