螺旋流道慣性遷移力芯片分選模擬血液中胃癌細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目的:
　　循環(huán)腫瘤細(xì)胞是指脫離原發(fā)腫瘤并進(jìn)入血液循環(huán)的癌細(xì)胞。檢測循環(huán)腫瘤細(xì)胞有助于早期診斷腫瘤、發(fā)現(xiàn)早期腫瘤的微轉(zhuǎn)移、重新確定臨床分期、監(jiān)測術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移、評估預(yù)后以及選擇個(gè)體化治療策略。胃癌早期階段循環(huán)血液就可能存在胃癌細(xì)胞，但目前尚缺乏有效檢測方法。與東南大學(xué)機(jī)械學(xué)院合作，初步設(shè)計(jì)開發(fā)出一種螺旋流道慣性遷移力芯片，現(xiàn)觀察其對模擬血液中胃癌細(xì)胞的分選效果。
　　方法:
　　1、螺旋流道慣性遷移力芯片的設(shè)計(jì)與制

2、作:根據(jù)東南大學(xué)機(jī)械學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)前期研究的芯片加以改進(jìn)。
　　2、模擬血液在螺旋流道慣性遷移力芯片中的最佳血液稀釋濃度及芯片流速篩選實(shí)驗(yàn):采集健康志愿者血液2ml并抗凝保存。根據(jù)紅細(xì)胞數(shù)目將血液樣品稀釋至不同濃度，分別為106個(gè)RBC/ml、107個(gè)RBC/ml、108個(gè)RBC/ml、109個(gè)RBC/ml，將稀釋后的血液樣品通過注射泵注入芯片流道內(nèi);設(shè)定芯片流道速度分別為100μl/min、200μl/min、300μl/min、

3、400μl/min、500μl/min、600μl/min、700μl/min。觀察不同濃度、不同速度的紅細(xì)胞在芯片流道中聚焦分布情況。選取紅細(xì)胞呈現(xiàn)最佳聚焦分布時(shí)的血液稀釋濃度及芯片流速，用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
　　3、螺旋流道慣性遷移力芯片對模擬血液中胃癌細(xì)胞的分選試驗(yàn):常規(guī)培養(yǎng)胃癌BGC-823細(xì)胞，用Calcein red-orange AM對胃癌BGC-823細(xì)胞進(jìn)行熒光染色。將染色后的胃癌細(xì)胞摻入由上述實(shí)驗(yàn)篩選出的最佳稀釋濃度

4、的血液做為實(shí)驗(yàn)組，染色后的胃癌細(xì)胞摻入PBS做為對照組。兩組摻入胃癌細(xì)胞的濃度均為104個(gè)/ml、103個(gè)/ml、102個(gè)/ml、10個(gè)/ml。由上述實(shí)驗(yàn)得出的最佳芯片流道流速為基準(zhǔn)，以50μl/min的梯度上下調(diào)整芯片流速。觀察以下指標(biāo):(1)對照組及實(shí)驗(yàn)組中胃癌細(xì)胞呈現(xiàn)最佳聚焦分布（胃癌細(xì)胞由芯片中央流道出口流出）時(shí)，胃癌細(xì)胞濃度及芯片流道流速;(2)收集芯片流道中央出口的胃癌細(xì)胞懸液，使用細(xì)胞計(jì)數(shù)儀進(jìn)行計(jì)數(shù)，分別計(jì)算芯片對不同濃度

5、胃癌細(xì)胞的分選率，分選率=芯片流道中央出口胃癌細(xì)胞數(shù)(C1)/摻入胃癌細(xì)胞總數(shù)(C2)，結(jié)果用X（平均數(shù)）表示，并使用卡方分析比較兩組間的差異性;(3)芯片可分選出的最低胃癌細(xì)胞濃度。
　　結(jié)果:
　　1、改進(jìn)后的螺旋流道慣性遷移力芯片主要由入口流道、螺旋流道和出口流道組成，芯片出入口直徑2mm，螺旋流道寬度150μm，高度40μm。連接3個(gè)出口的流道寬度也均為150μm。
　　2、模擬血液在螺旋流道慣性遷移力芯片中呈

6、現(xiàn)最佳聚焦分布時(shí)的血液稀釋濃度為108個(gè)RBC/ml，芯片流速為500μl/min。
　　3、螺旋流道慣性遷移力芯片對模擬血液中胃癌細(xì)胞的分選試驗(yàn):(1)實(shí)驗(yàn)組在胃癌細(xì)胞濃度為104個(gè)/ml，芯片流速為550μl/min時(shí);對照組在胃癌細(xì)胞濃度為104個(gè)/ml，芯片流速為500μl/min時(shí)，胃癌細(xì)胞在芯片中呈現(xiàn)最佳聚焦分布。(2)芯片在實(shí)驗(yàn)組和對照組中可分選出的最低胃癌細(xì)胞濃度均為102個(gè)胃癌細(xì)胞/ml。(3)實(shí)驗(yàn)組胃癌細(xì)胞濃度

7、分別為105個(gè)/ml、104個(gè)/ml、103個(gè)/ml、102個(gè)/ml、10個(gè)/ml時(shí)，分選率分別為64.7％、79.8％、74.8％、43.3％、0;對照組在同等胃癌細(xì)胞濃度時(shí)，分選率分別為78.2％、82％、98％、91％、0;芯片對實(shí)驗(yàn)組及對照組的分選有顯著性差異(P＜0.01)，考慮差異可能由于血細(xì)胞對胃癌細(xì)胞在芯片流道中的分布有影響作用。
　　結(jié)論:
　　1、本課題組初步設(shè)計(jì)的芯片螺旋流道慣性遷移力芯片可分選出模擬血