基于微流控芯片实现循环肿瘤细胞精确计数

摘要

大量研究表明，对循环肿瘤细胞(Circulating Tumor Cells，CTCs)进行精确计数有利于癌症的诊断和治疗。目前，用于循环肿瘤细胞分离捕获的方式有很多，而且技术成熟有效，但对循环肿瘤细胞的鉴定仍然依赖于对所有细胞荧光图像进行人工判读。这种鉴定方式往往耗时耗力，更重要的是，其鉴定结果容易受到观察员主观鉴定标准的影响，因为不同的观察员对循环肿瘤细胞的鉴定标准不尽相同。
　　为此，本文开发了一种技术方法，该方法能够对循环肿瘤细胞进行精确、自动化计数。该方法主要由两部分组成:多功能微流控芯片和图像处理算法。多功能微流控芯片同时集成了三个功能模块，分别是血液过滤模块、细胞分离模块和单细胞定位模块。该芯片可以实现最小的细胞损失，高效的细胞分离和阵列式的单细胞定位捕获，从而可以减轻计算负担，消除测量误差。基于此，特别编写的图像处理算法可以迅速对成百上千张荧光图像进行自动化判读，得出精确的循环肿瘤细胞数量。通过对多功能集成化微流控芯片和图像处理算法的精心优化，以及这两者间协同工作的调整，我们抽取六位癌症患者的血液样本对该方法进行了验证。与传统的基于试管进行人工分离和鉴定方法相比，我们的方法可以实现更为精确的计数，同时减少了至少一半的处理时间。
　　本文开发的自动化计数方法能更为有效、更为快速地实现循环肿瘤细胞的精确计数，同时该方法为我们提供了一种颇具潜力的策略:利用多功能微流控芯片和图像处理算法对循环肿瘤细胞进行精确化计数，有利于推动循环肿瘤细胞计数成为临床常规血液检测。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 论文研究背景

1．2 CTC国内外研究现状

1．2．1 CTC概述

1．2．2 CTC检测方法

1．2．3 CTC检测临床意义

1．3 CTC微流控芯片

1．3．1 CTC分离微流控芯片

1．3．2 CTC计数微流控芯片

1．4 论文研究目的及内容

2．1 整体研究方案

2．2 核心内容研究方案

2．3 本章小结

第三章 微流控芯片设计、制作与组装

3．1 微流控芯片设计组成

3．1．1 微阀控制层

3．1．2 微阀薄膜层

3．1．3 细胞流动层

3．2 微流控芯片制作与工艺

3．2．1 微阀控制层

3．2．2 微阀薄膜层

3．2．3 细胞流动层

3．3 多功能集成化微流控芯片键合组装

3．3．1 实验材料与试剂

3．3．2 实验设备

3．3．3 实验流程

3．3．4 实验结果与讨论

3．4 本章小结

第四章 多功能集成化微流控芯片性能优化与测试

4．1 血液过滤模块

4．1．1 实验材料与试剂

4．1．2 实验设备

4．1．3 实验流程

4．1．4 实验结果与讨论

4．2 细胞分离模块

4．2．1 实验材料与试剂

4．2．2 实验设备

4．2．3 实验流程

4．2．4 实验结果与讨论

4．3 单细胞定位及荧光鉴定模块

4．3．1 实验材料与试剂

4．3．2 实验设备

4．3．3 实验流程

4．3．4 实验结果与讨论

4．4 本章小结

第五章 全血样本细胞分离、鉴定和精确计数

5．1 全血样本处理

5．2 全血样本CTC计数

5．2．1 CTC计数方法

5．2．1 CTC计数结果

5．3 本章小结

6．1 研究内容及结论

6．2 创新点

6．3 工作展望

附录

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢