利用該新型微流控器件從人體血液中分離純化人類腫瘤干細(xì)胞（human cancer stem-like cells, HuSLCs）。（a）微流控器件；（b）顯微明場照片顯示，利用兩個(gè)微型漩渦腔室從人體紅血細(xì)胞中雙重分離純化人類腫瘤干細(xì)胞；（c）顯微明場照片顯示，未分選的細(xì)胞樣本（inlet），細(xì)胞分選后的照片（出口 O1、O2、O3），表明從出口3成功獲得了純化的人類腫瘤干細(xì)胞（O3）。

       “我們的微流控器件無需細(xì)胞標(biāo)記，基于細(xì)胞尺寸即可連續(xù)、自動(dòng)地進(jìn)行細(xì)胞分選。該器件的特點(diǎn)是能夠分離提取尺寸較大的目標(biāo)細(xì)胞，同時(shí)去除幾乎所有的非目標(biāo)細(xì)胞，獲得高純度的目標(biāo)細(xì)胞。純化后的細(xì)胞樣本有利于下游生物醫(yī)學(xué)研究及診斷?！毙列聊翘岽髮W(xué)教授及該論文的研究負(fù)責(zé)人Ian Papautsky教授說。

       盡管之前的微流控器件分選細(xì)胞的效率也能達(dá)到95%以上，但如果細(xì)胞樣本中非目標(biāo)細(xì)胞的含量高于目標(biāo)細(xì)胞幾個(gè)數(shù)量級的話，利用之前的微流控器件常常無法獲得高純度的目標(biāo)細(xì)胞。本課題提出了一種基于微型漩渦的慣性微流控芯片，能夠高效的進(jìn)行連續(xù)雙重分選和純化，獲得高純度的生物微粒。該器件利用微流道中流體的慣性作用，將快速流動(dòng)的細(xì)胞進(jìn)行高度有序的排列。接下來，第一對微型腔體產(chǎn)生了微型漩渦，細(xì)胞通過這些漩渦時(shí)，尺寸較大的目標(biāo)細(xì)胞將從微型腔體的兩個(gè)角落的出口提取出來，尺寸較小的背景細(xì)胞則從中間出口排出。為進(jìn)一步有效分離殘留的背景細(xì)胞，從微型腔體的兩個(gè)角落的出口提取出來細(xì)胞樣本將再次進(jìn)入第二對微型腔體，實(shí)現(xiàn)雙重細(xì)胞分選功能，由此獲得高純度的目標(biāo)細(xì)胞樣本。為了證實(shí)其可行性，研究人員將少量的人類腫瘤干細(xì)胞添加到人體血液中進(jìn)行試驗(yàn)，該微流控器件成功地分離出了人類腫瘤干細(xì)胞，去除了99.97%的非目標(biāo)人體紅血細(xì)胞。

       “這種雙重分選和純化細(xì)胞的功能絕無僅有，但這還不是這款微流控器件唯一閃光的地方，”該論文第一作者Xiao Wang博士說，“細(xì)胞樣本中的細(xì)胞尺寸各異，因此，保持器件性能的關(guān)鍵是靈活地調(diào)整分選和純化的臨界值。對于如今大部分的微流控器件，分選臨界值的調(diào)整是通過器件的重新設(shè)計(jì)和重新制造來實(shí)現(xiàn)的。這將需要更長的開發(fā)時(shí)間、更高的成本，也可能會(huì)導(dǎo)致對時(shí)間敏感的生物樣本的處理延遲。但對于我們的微流控器件來說，我們只需要通過簡單地改變流體流速或者調(diào)整流體阻力，即可調(diào)整分選臨界值，而無需對器件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或重新制造。