利用液壓結(jié)構(gòu)（ELVEFLOW ）來改善循環(huán)腫瘤細(xì)胞富集的新型微流體方法
研究背景與目的
CTC 的重要性：CTC 是從腫瘤脫落進(jìn)入血液的癌細(xì)胞，對(duì)癌癥的早期檢測(cè)、治療監(jiān)測(cè)和個(gè)性化醫(yī)療有重要意義。但它在血液中非常罕見，每毫升血液中僅有幾個(gè)，且與大量白細(xì)胞（WBC）等其他血細(xì)胞共存，分離難度大。
現(xiàn)有技術(shù)的不足：傳統(tǒng)的 CTC 分離技術(shù)要么依賴細(xì)胞表面生物標(biāo)志物（如抗體），可能受細(xì)胞異質(zhì)性影響；要么基于物理特性（如大小），但分離效率和細(xì)胞活力難以兼顧。
核心技術(shù)與設(shè)計(jì)
螺旋微流體通道：利用流體在螺旋通道中流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力，使不同大小的細(xì)胞聚焦在通道的不同位置。較大的 CTC 和較小的 WBC 會(huì)分別聚集在通道的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。
液壓結(jié)構(gòu)（水翼）：在螺旋通道下游添加類似飛機(jī)機(jī)翼形狀的液壓結(jié)構(gòu)。它能進(jìn)一步擴(kuò)大 CTC 和 WBC 流之間的距離，就像用 “擋板” 把兩種細(xì)胞流更徹底地分開，提高分離分辨率。這樣一來，即使使用較短的螺旋通道，也能達(dá)到很好的分離效果，還能讓收集到的 CTC 更集中。
材料和方法
(a)在螺旋通道下游的四個(gè)環(huán)和液壓層的制造硅/玻璃芯片。 通過使用硅的深反應(yīng)式離子蝕刻(DRIE)對(duì)通道進(jìn)行模式化，并通過陽極粘結(jié)用玻璃密封。指示CTC和廢物出口和樣品入口。(b)帶有HY的部分的SEM圖像
微流體設(shè)置對(duì)壓力驅(qū)動(dòng)微流體閥進(jìn)行測(cè)試。微流體調(diào)節(jié)器由壓力控制器(ELVEFLOW OB1MK3)組成，該控制器通過一根管子連接加壓氮?dú)饬鳎a(chǎn)生所需壓力;兩個(gè)流量傳感器(ELVEFLOWMFS5)，用于連續(xù)測(cè)量入口流量和出口流量;定制設(shè)計(jì)的微流體芯片架，用于容納微流體芯片，并促進(jìn)與微通道的流體連接:熔融硅化(內(nèi)徑:250pm)(PostnovaZ-FSS-250365，Landsberg am Lech, Germany);微流體裝置(PostnovaZ-UC-F-123H、Z-UC-N-123-03X，Landsberg am Lech,Germany);聚氨酷管(ELVEFLOW氣動(dòng)連接套件):帶伺服適配器的入口/出口儲(chǔ)液罐(ELVEFLOW)。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果
細(xì)胞模型與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：使用乳腺癌細(xì)胞系（MCF7）作為 CTC 模型，將其加入健康人血液中，通過單步或兩步處理（即讓樣本一次或兩次通過芯片）來測(cè)試芯片性能。
關(guān)鍵性能指標(biāo)：
·回收率：單步處理時(shí)，CTC 回收率為 77.1%，即能回收到 77.1% 的 CTC；兩步處理時(shí)，回收率降至 65.5%，但純度（即 CTC 在收集液中的占比）從單步的約 79% 提升到 88.3%。
·細(xì)胞活力：單步處理后，84.7% 的 CTC 保持存活；兩步處理后，仍有超過 80% 的細(xì)胞存活，說明該技術(shù)對(duì)細(xì)胞的損傷較小。
·處理速度：芯片處理速度高達(dá) 1.2 毫升 / 分鐘，處理 10 毫升樣本（相當(dāng)于 5 毫升全血）單步只需不到 9 分鐘，兩步約 12 分鐘，適合高通量應(yīng)用。
優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用前景
無標(biāo)記分離：不依賴抗體等生物標(biāo)志物，避免了因細(xì)胞表面標(biāo)志物變化導(dǎo)致的漏檢，適用于多種癌癥類型的 CTC 分離。
高純度與高活力：通過兩步處理可在保證較高細(xì)胞活力的前提下，顯著提高 CTC 純度，為后續(xù)的分子分析和功能研究（如腫瘤耐藥機(jī)制研究、細(xì)胞培養(yǎng)等）提供優(yōu)質(zhì)的細(xì)胞樣本。
臨床潛力：該技術(shù)有望成為液體活檢的重要工具，幫助醫(yī)生更精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)癌癥進(jìn)展、評(píng)估治療效果，為癌癥患者的個(gè)性化治療提供依據(jù)。目前，針對(duì)不同癌癥類型的臨床研究和下游分子分析正在進(jìn)行中。
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