基于磁色谱层析分离及GMR传感检测的细胞诊断芯片的关键技术研究

POCT（point of care test，床边诊断）细胞检测技术在疾病诊断中有着重要的意义，然而目前用于细胞检测的流式细胞仪对设备及操作人员要求高，需要另外的预处理过程，不适合POCT检测应用。微流控技术为POCT细胞分析提供了新的发展方向，但细胞分离及检测的集成芯片仍存在一定问题。本研究将磁传感器技术、微流体技术及结合起来，提出一种将磁色谱层析技术反应标记靶细胞、磁性力及流场作用力分离靶细胞、细胞捕获微结构阵列捕获靶细胞及集成GMR传感器检测靶细胞等多功能集成在一个芯片上的细胞分析芯片技术，应用于POCT细胞检测。本项目使用芯片实验室技术，充分发挥磁分离方便操作，磁传感器检测发展成熟，易于和IC、通讯集成等优点，为POCT细胞检测提供了新的思路。

在本次自然科学基金的资助下，我们主要完成了如下工作：对细胞捕获机理进行研究，分析了细胞在微尺度下的受力机制；并使用COMSOL软件对芯片整体设计进行模拟仿真，分别计算了不同磁场施加模式对磁性捕获的影响，提出了两种捕获模式；在此基础上，我们通过微加工工艺制备得到了基于磁色谱的微流控芯片，尤其提出一种低成本制作磁色谱芯片的方法，并使用该芯片分别测试了细胞缓冲液以及细胞加入血中的样品的捕获效率，实验表明，我们制作的芯片可以达到90%的捕获效率，而且流速不低于2ml/h，性能优于目前国内外报道的细胞捕获芯片。我们还配套开发了光学检测系统、控制系统等,并研究了GMR传感器与微流控芯片封装检测细胞的方法。目前我们已使用该芯片在上海市中山医院进行了临床测试，通过19例病人的临床测试表明，我们的芯片灵敏度优于目前美国FDA批准的CellSearch产品的性能，且试剂消耗量相比其更低。