基于高密度PDMS通孔膜的循环肿瘤细胞筛选微流控芯片

来源 :第九届全国微全分析系统学术会议、第四届全国微纳尺度生物分离分析学术会议、2014国际微流控芯片与微纳尺度生物分离分析学术 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hrk303968324
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  循环肿瘤细胞(CTC)的检测对于预测肿瘤的复发,早期转移以及分阶段治疗有着重大的指导意义,目前常用的CTC分离方法主要有密度梯度离心法、过滤分离法和免疫分选法等,其中过滤法因其简便、快速的优势而受到众多科研及临床工作者的关注[1],尤其是近年来基于MEMS工艺的过滤膜技术的快速发展为过滤式CTC筛选方法走向临床提供了技术基础.比如,基于硅基、聚对二甲苯、聚酰亚胺等材料的高密度过滤膜.不过这几种过滤膜都是通过刻蚀的方法制备的,对工艺设备要求较高,制作成本高昂,在一定程度上限制了过滤式CTC筛选技术的实际应用.针对现有CTC过滤膜技术的不足,本文提出了一种低成本的、基于PDMS浇注复制制作CTC过滤膜的工艺方法,并将其与微流控技术结合,应用于CTC的高效、低成本筛选.本文所设计和制作的CTC过滤芯片分为三层结构:上层进样腔层、高密度PDMS过滤膜和下层废液腔层(图1),其制作流程如图2所示:首先,在含玻璃支撑层的PDMS片上旋涂PVA溶液,加热去除水分制得PVA膜,该膜用作水溶性转移支撑层从模具上剥离转移机械强度较低的PDMS通孔过滤膜[2];然后,将“玻璃-PDMS垫片-PVA膜”压盖在浇注PDMS预聚物的含高密度微柱阵列的模具上;加热固化后,移除玻璃并剥离“PDMS垫片-PVA膜-PDMS通孔膜”;接着,利用Plasma方法将上述组合结构的通孔膜面与包含废液腔层结构的PDMS片键合;键合完成后,将键合组合体浸入去离子水中,数分钟后PVA膜溶解,顺利移除PDMS垫片;最后,再利用Plasma方法将“PDMS通孔膜-PDMS废液腔层”组合体与包含进样腔结构的PDMS片键合,完成芯片的制备.由于上述方法采用韧性强的水溶性PVA膜作为PDMS薄膜的转移支撑层,因此可以顺利地制备完整的PDMS通孔过滤膜,通孔大小、分布与模具一致,且分布均匀(图3).为了验证芯片对CTC的捕获能力,我们加入了A549(20-30μm),SK-MES-1(16-25μm),H446(15-18μm)三种尺寸、种类均不同的细胞进行测试.将已知个数细胞,依次取100以内的0,20,40,60,80,100个细胞作为检测源加入健康人全血中,负压抽吸驱动方式进样测试,样本流速控制在10 mL/h.在此我们获得总体上不低于92%的回收率(回收率=回收细胞数/加入细胞数).由图4可知,芯片对不同数目细胞样本检测性能稳定,具有很高可重复性.本文提出的基于软光刻技术制作出高密度PDMS过滤膜的方法,避免了传统刻蚀方法每制作一批次过滤膜均需多次光刻的复杂工艺过程,大大降低了过滤膜的制作成本,且基于该方法制作的过滤式微流控芯片可以高效的捕获全血样本中的CTC,操作简单,处理样本速度快,捕获的细胞形态完整,有望促进过滤式CTC筛选方法在临床的应用.
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