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为了适应现代生命科学发展的需求，分析类仪器逐渐朝着集成化、微型化以及便携化发展。目前，分析类仪器的创新升级以微型化为主。1990年，科学家Widmer和Manz首次阐述了微型全分析系统(micrototal analysis system)这一概念，而在之后十几年中，经过科学研究人员锲而不舍的努力，微型全分析系统研究已经发展成为现今全球的尖端技术领域之一。微型全分析系统已经成为分析类化学的独立分支，其中，微流控芯片系统是目前该领域发展的主要方向。目前微流控芯片系统的研究及应用范围已经逐渐扩大至药物学、临床及基础医学、生物学、材料学、组织工程等重要领域，成为上述各领域的核心研究工具之一。现今，癌症精准医疗-“液体活检”逐渐兴起，液态活检主要对人体外周血循环肿瘤细胞(CTC)及循环肿瘤核酸(ctDNA，microRNA)进行检测分析，对于癌症预防、诊断以及精准治疗有着重大的意义。因此，如何有效的从外周血分选提取出CTC成为了一个研究热点问题。微流控芯片技术成为液态活检技术中重要实现途径之一，以微流控芯片技术为平台的细胞分选原理主要有两种：1、主动分选——通过外界作用力(如介电电泳力、磁力、电动力等)驱动的分选；2、被动分选——以微结构及层流为基础。
人类的生命健康正遭受癌症的严重威胁，而肺癌则成为全球最为多见的恶性肿瘤之一，具有相当高的发病率及致死率，肺癌患者前往就医时往往已经错过最佳治疗时间。肺癌的转移是肺癌致死的主要原因，CTC已被证明是肿瘤转移的主要途径，循环肿瘤细胞主要来自原发肿瘤或者转移肿瘤，存在于人体外周血。在外周血中的循环肿瘤细胞具有异质性，在肺癌转移后的肿瘤细胞与原发肿瘤的遗传物质可能已经产生的差异，相关基因的突变导致在治疗方案上需做出不同的调整。故及时的发现肺癌患者CTC并分析对患者的诊断，治疗和预后具有相当重要的临床意义。但在人体的外周血中，CTC的含量极低，通常每1毫升外周血中的循环肿瘤细胞个数只有1-100个，而其中正常血液细胞数量为109个。如何在大量的血细胞中精确的分选出CTC，是一个技术难题。
微流控芯片系统具有微型化，自动化等特点，在CTC分选方面的应用日益发展，不同原理、不同方案下细胞分选的效率、精确率、对细胞的损伤程度，以及细胞形态的影响都有不同的表现。为了尽可能减小分选过程中对CTC的影响，在本研究中采用的微流控芯片主要基于流体力学的物理原理对细胞进行分选。流体力学作为力学的重要分支，其探研的是在不同作用力的共同加持下，流体自身的静止状态和运动状态以及流体在与固体界壁间具有相对运动的流动规律和相
互作用，在特定条件下，不同体积的粒子在流体中呈不同的运动状态，而肿瘤细胞普遍大于正常细胞，利用此特性，可以保持CTC原有形态下与其他正常细胞区分开，再对其进行鉴定以及分析，鉴定以细胞形态、免疫荧光和FISH为主。在本研究中，首先对所设计芯片进行优化，在验证其广谱性后，收集了大量肺癌患者血液样本进行分析，以验证该微流控芯片的有效性和可靠性。
本研究中所使用的微流控芯片以玻璃片为基片，采用高分子聚合物聚二甲基硅氧烷(Polydimcthylslionxan,PDMS)加工雕刻成螺旋流道芯片，通道设计为中央单孔入口，三口出口，通过等离子处理将芯片与玻璃基片封合。在该芯片成品制作完成后，我们使用自带绿色荧光的人胃癌肿瘤细胞MGC-803对该芯片及样本注射速度等分选参数方面进行优化。在进行了大量的优化实验之后，我们得出了最佳参数，即注射速度参数在1.9ml/min时，该芯片对CTC捕获率可达75.3%，白细胞去除率达99.9%。接下来的实验中，我们以1.9ml/min注射速度参数为基础，验证了该芯片的广谱性。通过使用不同类型的肿瘤细胞诸如人乳腺癌，人卵巢癌，肺癌等细胞系进行了分选验证，证实了本研究中使用的微流控芯片对于不同类型肿瘤的捕获率以及白细胞去除率均维持了较高水平。在后续实验中，我们收集了150例肺部疾病患者样本(包括肺部肿瘤以及肺部其他疾病)和30例健康人样本，每个临床样本，收集3-4ml左右外周血血量进行分选测试。在对全部血样分选后我们通过吉姆萨染色，免疫荧光抗体标记以及FISH检测进行鉴定，鉴定标准为当CTC计数≧3个时鉴定为阳性。实验结果发现，在所检测的正常人样本中，假阳性率为0%，肺部其他疾病患者出现一次假阳性，而在上百例肺癌患者样本中，CTC发现率达到65.3%。
以上大量数据证实，在本研究中设计的微流控芯片能有效的提高对CTC的捕获，其中在对肺癌患者CTC的发现率较高，而且对其他不同类型的肿瘤细胞均能有效捕获。对CTC鉴定采取了吉姆萨染色，免疫荧光抗体标记以及FISH检测的方法，吉姆萨染色主要是通过观察细胞形态进行鉴定，免疫荧光抗体检测利用抗体与肿瘤细胞中抗原特异性结合的原理进行CTC鉴定，联合不同抗体可以提高准确性，FISH技术是荧光标记的原位杂交技术，通过探针与目标细胞内基因组中的DNA杂交，检测特异基因序列是否存在及其丰度，由此鉴定是否为CTC。除以上鉴定方法之外，还可对分选出的CTC进行基因检测、单细胞测序、再培养等操作，后续的研究中，计划对捕获的CTC进行单细胞测序以及CTC再培养等实验，初步实验已取得一定成效。因此，该芯片为临床上提供了颇具潜力的方案，对患者的检测，个性化治疗，预后方案等都能够提供可靠，准确的技术支撑。
人类的生命健康正遭受癌症的严重威胁，而肺癌则成为全球最为多见的恶性肿瘤之一，具有相当高的发病率及致死率，肺癌患者前往就医时往往已经错过最佳治疗时间。肺癌的转移是肺癌致死的主要原因，CTC已被证明是肿瘤转移的主要途径，循环肿瘤细胞主要来自原发肿瘤或者转移肿瘤，存在于人体外周血。在外周血中的循环肿瘤细胞具有异质性，在肺癌转移后的肿瘤细胞与原发肿瘤的遗传物质可能已经产生的差异，相关基因的突变导致在治疗方案上需做出不同的调整。故及时的发现肺癌患者CTC并分析对患者的诊断，治疗和预后具有相当重要的临床意义。但在人体的外周血中，CTC的含量极低，通常每1毫升外周血中的循环肿瘤细胞个数只有1-100个，而其中正常血液细胞数量为109个。如何在大量的血细胞中精确的分选出CTC，是一个技术难题。
微流控芯片系统具有微型化，自动化等特点，在CTC分选方面的应用日益发展，不同原理、不同方案下细胞分选的效率、精确率、对细胞的损伤程度，以及细胞形态的影响都有不同的表现。为了尽可能减小分选过程中对CTC的影响，在本研究中采用的微流控芯片主要基于流体力学的物理原理对细胞进行分选。流体力学作为力学的重要分支，其探研的是在不同作用力的共同加持下，流体自身的静止状态和运动状态以及流体在与固体界壁间具有相对运动的流动规律和相
互作用，在特定条件下，不同体积的粒子在流体中呈不同的运动状态，而肿瘤细胞普遍大于正常细胞，利用此特性，可以保持CTC原有形态下与其他正常细胞区分开，再对其进行鉴定以及分析，鉴定以细胞形态、免疫荧光和FISH为主。在本研究中，首先对所设计芯片进行优化，在验证其广谱性后，收集了大量肺癌患者血液样本进行分析，以验证该微流控芯片的有效性和可靠性。
本研究中所使用的微流控芯片以玻璃片为基片，采用高分子聚合物聚二甲基硅氧烷(Polydimcthylslionxan,PDMS)加工雕刻成螺旋流道芯片，通道设计为中央单孔入口，三口出口，通过等离子处理将芯片与玻璃基片封合。在该芯片成品制作完成后，我们使用自带绿色荧光的人胃癌肿瘤细胞MGC-803对该芯片及样本注射速度等分选参数方面进行优化。在进行了大量的优化实验之后，我们得出了最佳参数，即注射速度参数在1.9ml/min时，该芯片对CTC捕获率可达75.3%，白细胞去除率达99.9%。接下来的实验中，我们以1.9ml/min注射速度参数为基础，验证了该芯片的广谱性。通过使用不同类型的肿瘤细胞诸如人乳腺癌，人卵巢癌，肺癌等细胞系进行了分选验证，证实了本研究中使用的微流控芯片对于不同类型肿瘤的捕获率以及白细胞去除率均维持了较高水平。在后续实验中，我们收集了150例肺部疾病患者样本(包括肺部肿瘤以及肺部其他疾病)和30例健康人样本，每个临床样本，收集3-4ml左右外周血血量进行分选测试。在对全部血样分选后我们通过吉姆萨染色，免疫荧光抗体标记以及FISH检测进行鉴定，鉴定标准为当CTC计数≧3个时鉴定为阳性。实验结果发现，在所检测的正常人样本中，假阳性率为0%，肺部其他疾病患者出现一次假阳性，而在上百例肺癌患者样本中，CTC发现率达到65.3%。
以上大量数据证实，在本研究中设计的微流控芯片能有效的提高对CTC的捕获，其中在对肺癌患者CTC的发现率较高，而且对其他不同类型的肿瘤细胞均能有效捕获。对CTC鉴定采取了吉姆萨染色，免疫荧光抗体标记以及FISH检测的方法，吉姆萨染色主要是通过观察细胞形态进行鉴定，免疫荧光抗体检测利用抗体与肿瘤细胞中抗原特异性结合的原理进行CTC鉴定，联合不同抗体可以提高准确性，FISH技术是荧光标记的原位杂交技术，通过探针与目标细胞内基因组中的DNA杂交，检测特异基因序列是否存在及其丰度，由此鉴定是否为CTC。除以上鉴定方法之外，还可对分选出的CTC进行基因检测、单细胞测序、再培养等操作，后续的研究中，计划对捕获的CTC进行单细胞测序以及CTC再培养等实验，初步实验已取得一定成效。因此，该芯片为临床上提供了颇具潜力的方案，对患者的检测，个性化治疗，预后方案等都能够提供可靠，准确的技术支撑。