圖解用于循環腫瘤細胞富集分離的微流控技術
惡性腫瘤已成為我國死亡率最高的重大疾病之一。腫瘤的原發病灶往往并不會直接導至死亡，腫瘤轉移疾病是腫瘤患者臨床致死的主要原因，因此腫瘤轉移的早期準確檢測就顯得尤為重要。循環腫瘤細胞（CTCs）在循環系統當中被檢測到，這可以提示可能有腫瘤存在轉移情況，因此對CTCs進行檢測有助于腫瘤的早期診斷、腫瘤治療效果評估以及個體化治療。微流控技術具有低試劑樣本消耗、快速、低成本、高通量、使用簡單等優點。目前已經有很多研究團隊利用微流控技術對CTCs進行富集、分離、檢測等研究，成功地實現了快速、高捕獲效率、高檢測靈敏度的CTCs檢測工作。
本文目的是采用以圖片展示為主，結合講解文字的形式，分類當前用于CTCs捕獲、富集和檢測的微流控芯片系統。幫助大家了解認識微流控技術在CTCs研究領域的應用。（好像還是文字太多
01 什么是CTCs
CTCs是從實體瘤，發生上皮-間質轉換進入血液混合的惡性腫瘤細胞，轉移之后會在其他組織器官補位產生腫瘤。
02 CTCs富集分離的微流控技術
微流控芯片捕獲 CTCs 各類芯片結構示意圖
(a) 親和性分選法 (A: 親和性分選芯片原理示意圖; B: 親和性分選芯片系統裝置及芯片內部微柱顯微照片). (b) 物理特征分選法 (C: 大小 - 變形性分選微柱捕獲示意圖; D: 大小 - 變形性分選微孔捕獲示意圖; E: 確定性側向位移芯片示意圖 ). (c) 免疫磁珠分選法 (F: 免疫磁珠捕獲原理示意圖; G: 磁珠和大小 - 變形性方法結合捕獲示意圖，細胞與磁珠結合后，尺寸增加，更有利于細胞被捕獲). (d) 雙向電泳分選法示意圖.
03 生物免疫方法
Weian Sheng制作了集合增強混合芯片，芯片大小與載玻片相同，8個并聯管道增大了血液通量，每個通道由魚脊形結構組成，該結構可以形成流體渦流，從而提高細胞與抗體質檢的接觸幾率，有利于抗體高效捕獲CTCs，研究人員將人胰腺癌細胞混入健康人血液作為待測樣本進行實驗，捕獲效率高達90%。被捕獲的腫瘤細胞還保持活性，可以繼續培養實驗。
Joo H. Kang設計了一種由PDMS組成微磁-微流控CTCs分離芯片，該芯片有一條主通道，主通道兩側有內凹型小室，每個小室中均裝有磁鐵。當樣品流經主通道時，由于細胞在小室處所受的流體剪切力最小，已經通過免疫反應包被了磁珠的CTCs就會在磁場的作用下被捕獲在小室中．該系統所用樣品為在1ml小鼠血液中摻雜了2～80個不等的乳腺癌細胞，其捕獲效率可達 90%.
04 雙向電泳分選法
Hui-Sung Moon設計了一種MOEF（多孔口流體分選）和DEP（雙向電泳分選）集合的CTCs分選富集微流控芯片，首先在第一個分離區域，使用MOEF流體動力分選富集MCF-7乳腺細胞和少量血細胞，其中大量的血細胞從出口I分離出。然后在聚焦區域，剩余的細胞通過DEP二次分選富集，最終實現了快速高純度（99%的紅細胞，94%白細胞）的CTCs分選富集。
05 物理方法
Peitao Lv設計了一種間距漸變式捕獲芯片，該芯片結構由過濾和捕獲兩個部分構成．過濾部分的作用是濾掉血液中的雜質，減少芯片堵塞，增大流量；捕獲部分則設計了不同間距微柱，間距從12um到4um遞減，血細胞可通過微柱，而腫瘤細胞體積較大則被捕獲，腫瘤細胞混入磷酸鹽緩沖液懸液樣品的捕獲效率高達90%以上．
Kevin Loutherback基于確定性側向位移法（DLD）設計了可在數分鐘內分離CTCs的芯片。芯片整體尺寸為2.5mm*25mm，微結構中三角柱邊長58um、間距42um，排列與液流方向呈1/20弧度角。三角柱更有利于防止堵塞。液體流過微柱時，直徑較大的腫瘤細胞會向芯片側壁富集，隨液體流出，從而收集CTCs。而體積較小的白細胞和紅細胞（WBCs和RBCs）會沿著流體方向流動。該系統分離混有人乳腺癌細胞 MCF-7的PBS懸液樣品效率在 85%以上．
06 各種方法的優缺點比較
雖然目前微流控芯片分析CTCs方面還存在各種各樣的問題，面市產品的性能還存在一定的缺陷，但是相信在不遠的將來，微流控芯片技術在CTCs分離和富集方面的應用將更加成熟，相應的產品也會越來越多的應用于臨床檢測。
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