本發(fā)明涉及ctc高通量分選，具體地，涉及一種基于粘彈性鐵流體的顆粒分選微流控芯片及其制備方法，尤其是一種基于粘彈性鐵流體的顆粒分選微流控芯片。

背景技術(shù)：

1、癌癥轉(zhuǎn)移是癌癥相關(guān)死亡的主要原因，如果能夠使癌癥早期轉(zhuǎn)移患者及時接受治療，癌癥死亡人數(shù)將會減少約30％。因此，開發(fā)癌癥早期診療技術(shù)和研究癌癥轉(zhuǎn)移機制是人類未來對抗癌癥的重要手段。然而，癌癥轉(zhuǎn)移早期患者的腫瘤負荷通常極低，難以通過傳統(tǒng)影像手段定位轉(zhuǎn)移灶，無法通過穿刺活檢手段提取腫瘤細胞進行分析，極大地限制了轉(zhuǎn)移早期腫瘤分子診斷、精準治療以及癌癥發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移機制的研究。

2、循環(huán)腫瘤細胞(circulating?tumor?cell,ctc)是指從原發(fā)性或者轉(zhuǎn)移性腫瘤病灶位置脫落，經(jīng)歷上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化進入到外周血循環(huán)中的種子細胞。大量研究表明，ctc在癌癥轉(zhuǎn)移早期就已經(jīng)存在于患者的外周血中。因此，ctc液體活檢技術(shù)能夠突破傳統(tǒng)組織活檢僅適用于影像學(xué)可檢測到實體腫瘤組織的局限，同時憑借取樣便捷、可動態(tài)觀測以及無創(chuàng)等優(yōu)勢，能夠全面、實時、精準地展現(xiàn)腫瘤的生物學(xué)信息，在癌癥早期精準診療和預(yù)后評估等方面顯現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢。

3、然而，由于全血樣本中高濃度血細胞的干擾，精準、快速地分離ctc目前仍然面臨巨大挑戰(zhàn)。細胞分選技術(shù)可以分為主動操控和被動操控兩類，其中主動操控細胞分選技術(shù)由于依賴于外部物理場的作用，通常需要借助復(fù)雜的精密儀器設(shè)備完成ctc的分選，部分主動操控技術(shù)還需要對細胞進行磁珠和熒光標記，故主動操控細胞分選方法通常面臨技術(shù)成本高、難以小型模塊化以及操作時間長等問題。被動操控細胞分選技術(shù)能夠避開上述主動操控方法的劣勢，但這類技術(shù)通常需引入鞘流，降低了分選后細胞的濃度以及操作便攜度，并且被動式分選技術(shù)還存在分選純度低、剪切應(yīng)力高和堵塞嚴重等問題。

4、公共號為cn109550531a的專利文獻公開了一種磁性尺寸依賴的微流控芯片，包括蓋片和基片，蓋片位于基片的正上方，蓋片和基片密封連接，蓋片下表面上開設(shè)有磁泳分離結(jié)構(gòu)和捕獲不同尺寸磁性微球的尺寸分選溝道，磁泳分離結(jié)構(gòu)包括緩沖液移動通道、樣品移動通道、匯合通道、捕獲通道和廢液排出通道，緩沖液移動通道和樣品移動通道在匯合通道處的一端匯合，廢液排出通道和捕獲通道的一端在匯合通道的另一端匯合，捕獲通道的另一端與尺寸分選溝道入口連通，蓋片上設(shè)有磁鐵，磁鐵位于匯合通道的上方，且磁鐵位于匯合通道在蓋片上表面上的投影的一側(cè)，捕獲通道朝向靠近磁鐵的方向延伸，廢液排出通道朝向遠離磁鐵的方向延伸，蓋片上設(shè)有緩沖液注入口、樣品注入口、第一排出口和第二排出口，緩沖液注入口與緩沖液移動通道連通，樣品注入口與樣品移動通道連通，第一排出口與廢液排出通道連通，第二排出口與尺寸分選溝道出口連通。但是該專利文獻仍然存在分選純度低、剪切應(yīng)力高和堵塞嚴重等問題。

5、公開號為us20220379312a1的專利文獻公開了一種磁選微流控芯片，并具體公開了磁選微流控芯片，包括基板、芯片模型材料層、微通道單元和磁選單元，芯片模型材料層設(shè)置在基板上，微通道單元和磁性分選單元均設(shè)置于芯片模型材料層內(nèi)，微通道單元包括分選通道和磁極通道；分揀通道具有多個分揀通道入口和多個分揀通道出口；磁性分選單元包括永磁體、高磁導(dǎo)合金以及設(shè)置在磁極通道中的磁極陣列，高磁導(dǎo)合金用于將永磁體的磁場傳導(dǎo)至磁極陣列，使得磁極陣列在分選通道左右位置產(chǎn)生極性相反的磁場。但是該專利文獻仍然存在分選純度低、剪切應(yīng)力高和堵塞嚴重等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于粘彈性鐵流體的顆粒分選微流控芯片及其制備方法。

2、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于粘彈性鐵流體的顆粒分選微流控芯片，包括：第一入口、支路通道、磁鐵、第一分選模塊以及第二分選模塊；

3、所述第一入口與所述支路通道的一端連接，所述第一分選模塊和所述第二分選模塊與所述支路通道的另一端連接；

4、所述磁鐵位于所述第一分選模塊和所述第二分選模塊之間；

5、粘彈性鐵流體與兩種顆粒的混合溶液從所述第一入口注入，經(jīng)由所述支路通道等量流入所述第一分選模塊和所述第二分選模塊。

6、優(yōu)選的，所述第一分選模塊和所述第二分選模塊的結(jié)構(gòu)相同，所述第一分選模塊和所述第二分選模塊對稱并聯(lián)排布設(shè)置。

7、優(yōu)選的，所述第一分選模塊包括第一直通道段、第一放大段、第二直通道段、第二放大段、第一出口以及第二出口；

8、所述第一直通道段的一端與所述支路通道的另一端連接，所述第一直通道段的另一端所述第一放大段的一端連接；

9、所述第二直通道段的一端與所述第一放大段的另一端連接，所述第二直通道段的另一端與所述第二放大段的一端連接；

10、所述第一出口和所述第二出口與所述第二放大段的另一端連接；所述磁鐵位于所述第二直通道段的一側(cè)。

11、優(yōu)選的，所述粘彈性鐵流體通過將水基鐵流體加入聚環(huán)氧乙烷溶液中進行制備。

12、本發(fā)明還提供一種基于粘彈性鐵流體的顆粒分選微流控芯片的制備方法，用于制備上述的基于粘彈性鐵流體的顆粒分選微流控芯片，包括如下步驟：

13、步驟1：按預(yù)設(shè)質(zhì)量比混合聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷固化劑，并用玻璃棒攪拌預(yù)設(shè)時間，充分混勻后置于真空干燥皿中，通過抽真空去除聚二甲基硅氧烷混合液中的氣泡；

14、步驟2：將帶有所述微流控芯片通道圖案的硅片置于細胞培養(yǎng)皿內(nèi)，并緩慢導(dǎo)入所述步驟1中去除氣泡后的聚二甲基硅氧烷混合液，待聚二甲基硅氧烷混合液完整、均勻地覆蓋硅片表面后，將其再次置于真空干燥皿中抽真空，去除硅片與細胞培養(yǎng)皿底面間的氣泡；

15、步驟3：將所述步驟2中的細胞培養(yǎng)皿放置于烘箱內(nèi)進行固化，并將固化后的聚二甲基硅氧烷與硅片分離，切成預(yù)設(shè)形狀，切割出通孔用于放置磁鐵，并利用打孔器進行打孔，形成第一入口、第一出口一以及第二出口；

16、步驟4：利用透明膠帶去除所述步驟3中聚二甲基硅氧烷的圖案面和載玻片表面，將聚二甲基硅氧烷和載玻片一起放入等離子清洗機；

17、步驟5：打開所述步驟4中等離子清洗機連接的真空泵，當(dāng)?shù)入x子清洗機的腔內(nèi)壓強降到預(yù)設(shè)壓強時，停止抽真空并打開輝光，待真空腔室內(nèi)出現(xiàn)預(yù)設(shè)輝光時開始計時，預(yù)設(shè)時間后終止輝光并把二者取出；

18、步驟6：將所述步驟5中聚二甲基硅氧烷的圖案面與載玻片緊密貼合，輕壓去除表面間的氣泡后放置于加熱臺進一步強化鍵合效果；

19、步驟7：將聚四氟乙烯毛細管插入微流控芯片的打孔處，并在該位置澆注聚二甲基硅氧烷混合液，放置于烘箱內(nèi)，強化出入口位置的密封性能；

20、步驟8：將磁鐵置于微流控芯片的通孔中。

21、優(yōu)選的，所述步驟1中，聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷固化劑的用量分別30g和3g，抽真空的時間為50分鐘-80分鐘。

22、優(yōu)選的，所述步驟2中，抽真空的時間為20分鐘-35分鐘。

23、優(yōu)選的，所述步驟3中，烘箱溫度設(shè)為80℃，時間為50分鐘-70分鐘。

24、優(yōu)選的，所述步驟6中，加熱臺的溫度設(shè)為85℃，時間為40分鐘-50分鐘。

25、優(yōu)選的，所述步驟7中，烘箱溫度設(shè)為80℃，時間為50分鐘-70分鐘。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

27、1、本發(fā)明的微流控芯片通過將粘彈性鐵流體作為顆粒運輸介質(zhì)，利用彈性力實現(xiàn)顆粒的預(yù)聚焦，無需引入鞘液，提高了收集溶液中的顆粒濃度，也避免了顆粒與通道壁面的擠壓。

28、2、本發(fā)明微流控芯片的磁場分選模塊利用采用鐵流體動力法分選微球，無需磁珠標記從而減少了與標記相關(guān)的時間和成本，此外該模塊操作簡單且成本低廉，僅需永磁鐵便可實現(xiàn)分選。

29、3、本發(fā)明微流控芯片利用通道結(jié)構(gòu)和空間磁場分布的對稱性，可在第一分選模塊和第二分選模塊中同時高效分選顆粒，提高了分選通量。

30、4、本發(fā)明微流控芯片是利用流體作用于顆粒上的力實現(xiàn)分選，有效降低了顆粒直接與微結(jié)構(gòu)碰撞的概率，將該技術(shù)應(yīng)用于分選生物顆粒時，能夠減少生物顆粒的損傷，提高完整性。