Propondo um chip microfluídico inercial multiestágio empilhado em 3D para isolamento de CTCs

Um artigo de cientistas da Universidade Hangzhou Dianzi propôs um chip de classificação microfluídica inercial de vários estágios empilhado em 3D para enriquecer e separar células tumorais circulantes (CTCs). O novo artigo, publicado na revista Sistemas Ciborgues e Biônicosforneceu uma integração de vários estágios dos canais em espiral e serpentina que podem atender aos requisitos de entrada de vazão para alto rendimento e saída de vazão para detecção a jusante.

“Células tumorais circulantes (CTCs) encontradas no sangue periférico, mostrando uma riqueza de informações comprovadas, são um marcador de diagnóstico de câncer e monitoramento de tratamento”, diz o autor sênior Huang, professor da Universidade Hangzhou Dianzi. “No entanto, o isolamento confiável de CTCs viáveis ​​e intactas é muitas vezes difícil de alcançar devido ao número extremamente baixo de células raras no sangue periférico (apenas 1-100 CTC/ml) e células de fundo maciças”.

Numerosas plataformas microfluídicas foram desenvolvidas nas últimas décadas para isolar Células alvo para a necessidade de pesquisa biomédica e diagnóstico clínico.

“Em comparação com a tecnologia tradicional de separação de células de grande volume aplicada na clínica nesta fase, a tecnologia de separação de células baseada em microfluídica pode manipular com precisão o deslocamento de líquido ou células em microescala. Devido ao pequeno tamanho do equipamento, baixo custo , e menor consumo de amostra, tem grande potencial e alta precisão de operação na aplicação de testes de ponto de atendimento (POCT)”, disse o autor do estudo Xu.

A separação e detecção de amostras biológicas muitas vezes pode depender de sua propriedades físicas como tamanho, deformabilidade, massa, propriedades elétricas, etc. Como os CTCs têm uma aparente diferença de tamanho de outras células, como glóbulos vermelhos (RBCs) ou glóbulos brancos (WBCs), eles podem ser separados por tamanho.

A microfluídica inercial é uma das técnicas livres de marcadores para o enriquecimento de células tumorais de maneira passiva e de alto rendimento. O equilíbrio entre a força de sustentação inercial e a força de arrasto de Dean leva a uma posição de equilíbrio bem definida das partículas ou células em um determinado ponto. quociente de vazão em canais espirais, com base em seu tamanho.

O recém-proposto chip de classificação de células microfluídicas inerciais multiestágio empilhado em 3D integrou um canal espiral trapezoidal e dois canais serpentina quadrados. O canal espiral trapezoidal é o primeiro estágio do chip com uma entrada e duas saídas. Os canais dos diferentes estágios foram dispostos de cima para baixo de acordo com a direção do fluxo do líquido com apenas uma entrada para todo o chip sem fluxo de bainha.

Além disso, para garantir que todos os estágios dos canais pudessem funcionar em ótimos estados de trabalho, os canais correspondentes também foram projetados para corresponder à resistência do fluxo.

“Após a remoção automática de vários estágios de RBCs e a desaceleração, agregação e concentração do fluxo alvo, a taxa de fluxo foi reduzida de mL/min na entrada para μL/min na saída, o que facilitou a integração com a detecção a jusante e análises como detecção de impedância e análise de imagens”, disse Xu.

Para caracterizar o desempenho deste chip, as células tumorais deveriam ser detectadas, os resultados mostram que ele pode separar células tumorais (SW480, A549 e Caki-1) de um grande número de RBCs com eficiência de separação >80%, pureza de separação de 90% e uma concentração de ~20.

“Para aplicação prática, entrada de alta vazão para alto rendimento e saída de baixa taxa de fluxo para fácil detecção a jusante geralmente são necessários simultaneamente”, disse Huang, o chip microfluídico multiestágio empilhado em 3D projetado supera a limitação entre pureza de separação, eficiência de separação e rendimento em um chip de estágio único e fornece uma base promissora para métodos integrados de detecção a jusante através da redução da taxa de fluxo em vários estágios.

Olhando para o futuro, para simplificar o equipamento necessário para alguns cenários de aplicação, por exemplo, fora do laboratório, os pesquisadores estão considerando como integrar o método de detecção com o canal multi-estágio empilhado em 3D existente para realizar um sistema de detecção de classificação automática e portátil.

Fornecido pelo Instituto de Tecnologia de Pequim Press Co., Ltd