專利名稱：細(xì)胞和顆粒過濾用的微篩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微篩，具體而言，涉及細(xì)胞和顆粒過濾用的具有兩個(gè)非對(duì)稱層的微篩。
背景技術(shù)：
從液體樣本中分離特定組分不僅對(duì)于研究目的而且對(duì)于臨床實(shí)驗(yàn)室的診斷而言 都已經(jīng)變得日益重要。具體地，對(duì)于臨床應(yīng)用而言，需要能夠以快速和可靠的方式在從患者獲得的樣本中確定是否存在某些組分的系統(tǒng)，這樣可以使臨床醫(yī)生做出診斷并且確定患者的進(jìn)一步治療。在研究實(shí)驗(yàn)室中也需要這種系統(tǒng)。例如，循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)在癌癥患者的外周血中是非常罕見的，在患有轉(zhuǎn)移癌的癌癥患者的血液中少至I個(gè)細(xì)胞/IO9個(gè)血液細(xì)胞。這些細(xì)胞的量已經(jīng)顯示出其與病情發(fā)展相關(guān)聯(lián)，并且代表了對(duì)癌癥轉(zhuǎn)移分析的侵入性活組織檢查的潛在選擇。已經(jīng)研制出了若干技術(shù)以從癌癥患者的血液樣本中分離CTC，如密度梯度離心法、免疫磁力法(MACS)、鐵磁流體法(CellSearch )以及利用微篩的細(xì)胞過濾。在各種細(xì)胞分離技術(shù)中，由于細(xì)胞過濾需要較少的精密設(shè)備并且可實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)時(shí)間或分離時(shí)間，因而似乎是最有前景和最引人注目的。當(dāng)前的細(xì)胞過濾技術(shù)包括使用由硅、聚對(duì)二甲苯或聚碳酸酯制成的微篩。然而，這種微篩材料存在諸如與細(xì)胞培養(yǎng)試劑的不相容性、材料成本高和孔密度低等缺點(diǎn)，僅列出了幾個(gè)。因此，需要研制一種細(xì)胞和顆粒的迅速過濾用的微篩來克服或至少減輕上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
各實(shí)施方案提供了用于在流體中進(jìn)行有效的細(xì)胞過濾的低成本和一次性的微篩。該微篩被設(shè)計(jì)成具有兩個(gè)非對(duì)稱層。該微篩可以利用常規(guī)的雙層光刻工藝制作，這樣使得能夠控制將要形成的微孔的精確度和均勻性，同時(shí)提供大規(guī)模制作的能力。此外，該微篩使流動(dòng)阻力最小化，從而導(dǎo)致高的跨膜通量，因而極大地減少了細(xì)胞分離時(shí)間。各實(shí)施方案提供了一種包括兩層的微篩，其中-第一層是膜層，所述膜層具有包含在其中的多個(gè)微孔并且厚度為約10^nT約IOOiim ;和-第二層是膜支撐層，所述膜支撐層具有包含在其中的多個(gè)開口并且厚度為約100 u nT約500 u m，其中所述開口的直徑比所述微孔的直徑大，并且其中所述膜層或膜支撐層中的至少一個(gè)由SU-8光致抗蝕劑材料形成。
各實(shí)施方案還提供了一種制備微篩的方法，包括-提供基材；-用厚度為約10V- nT約100 V- m的第一層涂布所述基材；-將第一層圖案化以在其中形成多個(gè)微孔；-用厚度為約IOOiinT約500iim的第二層涂布圖案化的第一層；和-將第二層圖案化以形成多個(gè)開口，其中所述開口的直徑比所述微孔的直徑大，并且其中第一層或第二層中的至少一個(gè)由SU-8光致抗蝕劑材料形成。各實(shí)施方案還提供了一種用于從流體樣本中分離限定尺寸的細(xì)胞的裝置，其中所述裝置包括-具有流體樣本流入用的進(jìn)口的進(jìn)口模塊；-具有流體樣本流出用的出口的出口模塊；-如以上各實(shí)施方案所述的微篩，所述微篩具有在所述進(jìn)口模塊和所述出口模塊之間排列的用于保留限定尺寸的細(xì)胞的微孔，其中所述進(jìn)口模塊、所述出口模塊和所述微篩彼此流體連接以允許所述流體樣本從所述進(jìn)口模塊穿過到達(dá)所述出口模塊。各實(shí)施方案還提供了一種從流體樣本中分離限定尺寸的細(xì)胞的方法，所述方法包括過濾疑似包含通過如以上各實(shí)施方案所述的裝置的進(jìn)口而將要分離的細(xì)胞的流體樣本。各實(shí)施方案提供了如以上各實(shí)施方案所述的裝置用于過濾血液的用途。


在附圖中，相似的參考文字在不同視圖中通常是指相同部分。附圖不必依照比例繪制，而是重點(diǎn)在于解釋各實(shí)施方案的原理。在下面的說明中，參照附圖來描述本發(fā)明的各實(shí)施方案。圖1示出了(a)富集循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)的操作原理；(b)從離解的組織進(jìn)行細(xì)胞純化的原理。圖2示出了 SU-8微篩的制作過程。(a)旋轉(zhuǎn)涂布溶脫剝離(lift-off)抗蝕劑10B, (b)旋轉(zhuǎn)涂布和圖案化過濾膜層用的SU-8第一層，(C)旋轉(zhuǎn)涂布和圖案化膜支撐層用的SU-8第二層，(d)顯影，(e)從硅基材溶脫剝離SU-8微篩。插圖示出了 SU-8微篩的設(shè)計(jì)圖。圖3示出了(a)微篩結(jié)構(gòu)的SEM圖，(b)穿過通道的10-1i m直徑的截面圖，(c，d)高度均勻的10-y m和25-y m直徑的SU-8微篩的光學(xué)圖像。圖4示出了過濾的H印G2/GFP腫瘤細(xì)胞的熒光圖。將H印G2/GFP細(xì)胞摻入Inl未稀釋的家兔全血內(nèi)并用10-1i m直徑的SU-8微篩膜過濾。(a)用DAPI染色的細(xì)胞核(藍(lán)色)，(b)H印G2/GFP的形態(tài)(綠色)。圖5示出了在不同過濾條件下25-1im直徑的SU-8微篩的流量與過濾時(shí)間的關(guān)系。(a)在1. 5kPa壓力下的4. 5ml PBS緩沖液。(b,c)對(duì)于等離子體處理的(b)或未處理的(c)SU-8微篩在5kPa壓力下的4. 5ml家兔全血。插圖示出了實(shí)驗(yàn)設(shè)備。圖6示出了用于藥物響應(yīng)研究的SU-8微篩裝置的示意圖。(a)利用SU_8微篩過濾循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)。(b)在細(xì)胞培養(yǎng)基上培養(yǎng)捕獲的CTC。(c)用藥物處理單獨(dú)孔中的細(xì)胞。用顯微鏡監(jiān)控細(xì)胞的響應(yīng)。在設(shè)計(jì)(A)中，微篩支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)用作微孔的物理壁。
圖7示出了與塑料支架一體化的SU-8微篩的示意圖。(a，b)塑料支架由一個(gè)出口構(gòu)成。(c，d)塑料支架由具有鴨嘴形止回閥的出口構(gòu)成。(e，f)塑料支架由具有小孔的出口構(gòu)成。微篩的支撐環(huán)或者朝上或者朝下。(g)夾在兩個(gè)模塊之間的組裝有微篩的裝置。
具體實(shí)施例方式以下的詳細(xì)描述參照附圖，通過圖解示出可以實(shí)踐本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)和實(shí)施方案。這些實(shí)施方案被充分詳細(xì)地描述以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明?？梢允褂闷渌麑?shí)施方案，并且可以在不背離本發(fā)明范圍的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)、邏輯和電學(xué)方面的改變。各實(shí)施方案不必互相排斥，一些實(shí)施方案可以與一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施方案組合而形成新的實(shí)施方案。各實(shí)施方案提供了針對(duì)應(yīng)用的具有受控的微孔直徑的低成本、一次性的微篩，例如，從離解的組織溶液純化的全血和上皮細(xì)胞分離循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)。可以在與現(xiàn)有的CTC分離法相比更簡單的即用型過濾單元上利用簡單的真空抽吸和實(shí)驗(yàn)室熒光顯微鏡來實(shí)現(xiàn)流體調(diào)節(jié)和細(xì)胞計(jì)數(shù)。該微篩對(duì)于從低至5ml體積的臨床樣本進(jìn)行迅速的罕見細(xì)胞過濾提供了新的解決方案。在各實(shí)施方案中，微篩可以包括兩層。第一層可以是膜層，所述膜層具有包含在其中的多個(gè)微孔。膜層用來過濾流體樣本中包含的細(xì)胞(或其他顆粒)，使得細(xì)胞可以被收集并歸類用于進(jìn)一步分析。取決于具體應(yīng)用和將要分析的細(xì)胞的類型，微孔的直徑可以進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整和控制。在各實(shí)施方案中，多個(gè)微孔中的每個(gè)微孔都具有約5 y nT約50 y m的孔徑。在如圖1 (a)所示的一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于CTC過濾而言，可以將每個(gè)微孔的孔徑制成約10 y m并且具有15pm的間距(即，兩個(gè)鄰近微孔的中心之間的距離)。在如圖1(b)所示的另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于離解的上皮細(xì)胞純化而言，可以將每個(gè)微孔的孔徑制成約25 y m并且具有30 y m的間距。應(yīng)該理解并領(lǐng)會(huì)的是，膜層中微孔的尺寸被設(shè)計(jì)成比將要被微孔保留的細(xì)胞的尺寸更小，從而允許包含其他顆?；?qū)嶓w的流體樣本穿過。在各實(shí)施方案中，微孔可以形成為圓形、正方形、矩形、三角形、多邊形或任何其他規(guī)則或不規(guī)則結(jié)構(gòu)的形狀。在一個(gè)實(shí)施方案中，微孔是圓形的。在本說明書中使用的術(shù)語“直徑”被理解成是指在形狀或結(jié)構(gòu)中任一對(duì)點(diǎn)之間的最大距離。例如，正方形的直徑在這種情況下是指對(duì)角線長度。在各實(shí)施方案中，膜層的厚度可以為約IOiinT約IOOii m。一方面，如果膜層的厚度太薄，則有孔的膜層可能在物理上太弱或太脆，并且例如在全血的CTC過濾期間容易破裂。含有白細(xì)胞、紅細(xì)胞和血小板的全血樣本比水更粘，因此需要更大的力以將全血樣本泵送穿過膜層。因此，當(dāng)流體樣本穿過膜層的微孔時(shí)，膜層的厚度有利地被選擇成能夠承受由流體樣本施加的壓力。膜層厚度太薄的另一個(gè)缺點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)暴露于流體樣本涌入的光滑且平整的膜層表面變得越來越困難。在各實(shí)施方案中，為了減少處理時(shí)間，在微篩的微孔中保留的分離細(xì)胞可以直接用不同的熒光染料染色，并且可以使用其上放置微篩的熒光顯微鏡計(jì)數(shù)。在這種應(yīng)用中，對(duì)光滑且平整的膜層表面的需求變得更加明顯。此外，微篩可以用金屬層進(jìn)行表面涂布。SU-8光致抗蝕劑材料具有熒光性，由此可以干預(yù)細(xì)胞的熒光計(jì)數(shù)。通過在微篩表面上涂布金屬層，可以最小化來自SU-8光致抗蝕劑材料的熒光噪聲。另一方面，如果膜層的厚度太厚，則流體阻力可能對(duì)流體樣本中細(xì)胞的分離速率造成嚴(yán)重的問題，由于流體樣本必須穿過微孔中的較長距離，因此過濾將需要較長時(shí)間。被微孔保留的細(xì)胞對(duì)流體樣本穿過微孔產(chǎn)生阻礙。隨著更多的細(xì)胞被保留，用于流體樣本通道的微孔的可用性變得更小，并且流體阻力變得越來越嚴(yán)重。為了進(jìn)一步解決流體阻力問題，可以對(duì)微篩進(jìn)行表面處理以減小流體阻力。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過在低溫下的氣體電磁放電利用低壓等離子體技術(shù)來處理微篩表面。此外，厚的膜層可能轉(zhuǎn)變?yōu)椴槐匾牟牧铣杀竞唾Y源浪費(fèi)，因而在商用和環(huán)境方面是不希望的。在各實(shí)施方案中，膜層可以被選擇成具有約50iinT約IOOiim的厚度。微篩的第二層可以是膜支撐層，其具有包含在其中的多個(gè)開口。膜支撐層的開口的直徑大于膜層的微孔的直徑。膜支撐層充當(dāng)膜層的物理支撐，同時(shí)在流體樣本穿過膜層的微孔和膜支撐層的開口時(shí)最小化流體阻力。在各實(shí)施方案中，開口可以形成為圓形、正方形、矩形、三角形、多邊形、六邊形或任何其他規(guī)則或不規(guī)則結(jié)構(gòu)的形狀。在一個(gè)實(shí)施方案中，開口是六邊形的。在本說明書中使用的術(shù)語“直徑”是指形狀或結(jié)構(gòu)中任一對(duì)點(diǎn)之間的最大距離。例如，正方形的直徑在這種情況下是指對(duì)角線長度。如上所述，必須仔細(xì)選擇膜層的厚度，不能太薄或太厚。相應(yīng)地選擇膜支撐層的厚度，從而為膜層提供機(jī)械強(qiáng)度，使得當(dāng)流體樣本穿過膜層的微孔和膜支撐層的開口時(shí)微篩能夠承受由流體樣本施加的壓力。在各實(shí)施方案中，膜支撐層可以具有約IOOiinT約500 iim的厚度。例如，膜支撐層可以具有約200 u nT約300 u m的厚度。如果膜支撐層的厚度太厚，則可能轉(zhuǎn)變?yōu)椴槐匾牟牧铣杀竞唾Y源浪費(fèi)，因而在商用和環(huán)境方面是不希望的。膜支撐層中的開口被設(shè)計(jì)成比膜層中的微孔尺寸更大，使得流體阻力可以減小。穿過較小微孔的流體樣本比穿過較大開口的流體樣本經(jīng)受更高的壓力。因此，膜支撐層中的開口通過為穿過的流體樣本提供較大體積的空間來減輕高流體阻力的問題。在各實(shí)施方案中，膜支撐層中的開口的直徑比膜層中的微孔的直徑大至少10倍。在各實(shí)施方案中，膜層或膜支撐層中的至少一個(gè)或兩者由SU-8光致抗蝕劑材料形成。對(duì)于膜層和/或膜支撐層采用SU-8光致抗蝕劑材料的優(yōu)點(diǎn)包括它的高機(jī)械強(qiáng)度、與細(xì)胞培養(yǎng)試劑的生物相容性、利用常規(guī)光刻技術(shù)制作的相容性、低材料成本、疏水性、高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，僅列出了幾個(gè)。在一個(gè)實(shí)施方案中，膜層和膜支撐層都由SU-8光致抗蝕劑材料形成。圖2(ar(e)示出了在各實(shí)施方案中制作本發(fā)明的微篩的方法。該方法可以包括提供基材。在一個(gè)實(shí)施方案中，基材可以是硅。可以在食人魚(Piranha)洗液中清洗基材以除去基材表面上的有機(jī)污染物。然后，用厚度為約IOiinT約IOOiim的第一層涂布基材。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一層可以由SU-8光致抗蝕劑材料形成。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一層可以旋轉(zhuǎn)涂布至基材上。接下來，將第一層圖案化以在其中形成多個(gè)微孔。將第一層圖案化可以包括施加限定有對(duì)應(yīng)于將要形成的微孔的點(diǎn)圖案的光致抗蝕劑掩模、將第一層曝光和除去光致抗蝕劑掩模?？梢圆捎贸Ｒ?guī)的光刻設(shè)備和方法。例如，光致抗蝕劑掩?？梢允蔷哂袌A形特征圖案的涂鉻的石英掩模，UV-光刻可以在約365nm的波長處進(jìn)行以將掩模特征轉(zhuǎn)移至第一層，從而形成有孔的膜層。盡管圖2中示出了圓形微孔，但是應(yīng)該理解并領(lǐng)會(huì)的是，如前面段落中所提到的，微孔的形狀并不限于這種結(jié)構(gòu)。第二層可以涂布至圖案化的第一層上。第二層可以具有約100 ^nT約500 的厚度。在一個(gè)實(shí)施方案中，第二層可以由SU-8光致抗蝕劑材料形成。在一個(gè)實(shí)施方案中，第二層可以旋轉(zhuǎn)涂布至第一層上。接下來，將第二層圖案化以在其中形成多個(gè)開口。開口的直徑大于膜層中微孔的直徑。將第二層圖案化可以包括施加限定有對(duì)應(yīng)于將要形成的開口的形狀圖案的光致抗蝕劑掩模、將第二層曝光和除去光致抗蝕劑掩模?？梢圆捎贸Ｒ?guī)的光刻設(shè)備和方法。例如，光致抗蝕劑掩?？梢允蔷哂辛呅翁卣鲌D案的塑料掩模，UV-光刻可以在約365nm的波長處進(jìn)行以將掩模特征轉(zhuǎn)移至第二層，從而形成有孔的膜支撐層。盡管圖2中示出了六邊形或蜂巢環(huán)形開口，但是應(yīng)該理解并領(lǐng)會(huì)的是，如前面段落中所提到的，開口的形狀并不限于這種結(jié)構(gòu)。 在各實(shí)施方案中，可以在涂布第一層之前先用溶脫剝離抗蝕劑層涂布基材。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以將溶脫剝離抗蝕劑層旋轉(zhuǎn)涂布至基材上。隨后將第一層涂布至溶脫剝離抗蝕劑層上。在將第一層和第二層圖案化之后，微篩可以在顯影液中顯影。可以使用任何合適的SU-8顯影液。在顯影之后，可以除去溶脫剝離抗蝕劑層和/或基材以獲得具有兩個(gè)非對(duì)稱層的微篩。各實(shí)施方案提供了一種用于從流體樣本中分離限定尺寸的細(xì)胞的裝置100，圖7(g)中示出了這種裝置。裝置100可以包括具有流體樣本流入用的進(jìn)口的進(jìn)口模塊10和具有流體樣本流出用的出口的出口模塊20。裝置100還包括前述各實(shí)施方案所述的微篩30，所述微篩具有在進(jìn)口模塊10和出口模塊20之間排列的用于保留限定尺寸的細(xì)胞的微孔，其中進(jìn)口模塊10、出口模塊20和微篩30彼此流體連接以允許所述流體樣本從進(jìn)口模塊10穿過到達(dá)出口模塊20。裝置100還可以包括顯微鏡觀察板40，如熒光顯微鏡，其上可以放置微篩30。在一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)口模塊10和出口模塊20可拆卸地連接，因而它們是可分離的，使得由顯微鏡觀察板40支撐的微篩可以用熒光染料染色而進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)。裝置100還可以包括放置在進(jìn)口模塊10和微篩30之間的墊圈。也可以將真空施加至出口模塊20以幫助抽吸流體樣本通過微篩。該裝置可以用于過濾全血。在一個(gè)實(shí)施方案中，該裝置可以用于從全血中分離循環(huán)腫瘤細(xì)胞。各實(shí)施方案提供了一種從流體樣本中分離限定尺寸的細(xì)胞的方法。所述方法可以包括過濾疑似包含通過如上所述的裝置的進(jìn)口模塊而將要分離的細(xì)胞的流體樣本。在各實(shí)施方案中，所述流體樣本選自全血、尿、培養(yǎng)基和溶解的組織溶液。在各實(shí)施方案中，將要檢測(cè)的細(xì)胞選自循環(huán)腫瘤細(xì)胞、上皮細(xì)胞、來自溶解的癌組織的癌細(xì)胞或癌癥干細(xì)胞、尿樣本中含有的細(xì)胞以及從細(xì)胞培養(yǎng)基富集的細(xì)胞。
具有獨(dú)特的兩個(gè)非對(duì)稱層的低成本微篩使流體阻力平衡，并且已經(jīng)證實(shí)了裝置的機(jī)械強(qiáng)度。特別地，使流動(dòng)阻力最小化，從而導(dǎo)致高的跨膜通量，因而極大地減少了細(xì)胞分離時(shí)間。從具有摻入癌細(xì)胞的未稀釋全血樣本已經(jīng)證實(shí)了成功的CTC分離。將SU-8用作兩層的結(jié)構(gòu)材料允許以每個(gè)裝置數(shù)十美分的可行性成本來大規(guī)模制作具有精確孔徑的微篩，因?yàn)樵诔杀痉矫鍿U-8材料比玻璃毛細(xì)管陣列、硅基微篩和微制造的聚對(duì)二甲苯膜更低。針對(duì)基于靶細(xì)胞尺寸的各種細(xì)胞和顆粒的分離可以優(yōu)化SU-8微篩的孔徑。這種方法可以適于從患者的全血中分離腫瘤細(xì)胞和癌癥診斷，并且可以延伸至用于各種疾病診斷的從全血中分離和檢測(cè)其他細(xì)胞(如HIV試驗(yàn)用的CD4+T細(xì)胞)、從母血分離胎兒細(xì)胞、非侵入性的產(chǎn)前診斷以及在器官打印和細(xì)胞接種時(shí)除去細(xì)胞團(tuán)塊和大顆粒。為了可以容易地理解本發(fā)明并投入實(shí)踐，將通過下面的非限制性實(shí)施例來描述具體的實(shí)施方案。實(shí)施例實(shí)施例1通過在上述方法中描述的4〃直徑的硅基材上使用雙層SU-8微制作法，每次運(yùn)行可以制作多于60個(gè)微篩(每個(gè)具有Icm直徑)。圖3示出了密集的微孔陣列的高度均勻的微孔結(jié)構(gòu)和光滑通孔表面。與常規(guī)的通常具有有限的孔密度(大約200個(gè)孔/mm2)的面內(nèi)微篩不同，本發(fā)明的縱向微篩具有大約5，000個(gè)孔/mm2的孔密度，微篩面積的多于40%具有孔口，從而允許更快的CTC過濾。實(shí)施例2圖4示出了通過將H印G2/GFP癌細(xì)胞(肝癌)摻入l_ml未稀釋的家兔全血內(nèi)以模擬臨床樣本而證實(shí)的利用10- u m直徑的SU-8微篩過濾CTC。捕獲的H印G2/GFP細(xì)胞用DAPI染色(細(xì)胞核)并用熒光顯微鏡檢查。這些圖像清楚地表明，捕獲的CTC被固定在光滑且平整的微篩表面上，從而簡化了用于腫瘤細(xì)胞分類和列舉的成像過程。實(shí)施例3利用EuroPlasma CD3000處理SU-8微篩，以改變其表面性能。該系統(tǒng)通過在低溫下的氣體電磁放電利用低壓等離子體技術(shù)。等離子體與SU-8表面相互作用并且改變了其表面性能。使用100W的電磁功率，使用氧氣(O2)和甲烷(CH4)激發(fā)的等離子體5min和lOmin，在IOmTorr的基準(zhǔn)壓力下進(jìn)行這種等離子體處理。一些實(shí)驗(yàn)使用O2等離子體預(yù)處理IOmin來進(jìn)行。在表面處理之后觀察到表面接觸角大大減小(大約60° )(參見表I)。這種表面處理減小了 SU-8微篩的流體阻力，從而獲得了如圖5所示的迅速的全血過濾。也可以應(yīng)用其他表面處理，如用生物相容性的聚對(duì)二甲苯薄膜(小于5 ym)、抗污垢的聚(乙二醇)_硅烷、細(xì)胞外基質(zhì)材料和基質(zhì)膠涂布已制作的微篩。SU-8微篩具有極低的流體阻力。使用受到5kPa真空壓力的微篩在4min內(nèi)有效地過濾未稀釋的全血(4. 5ml)(圖5(c))。當(dāng)裝置用氧氣/甲烷等離子體處理時(shí)，過濾時(shí)間進(jìn)一步降低至小于2min(圖5(b))。表2比較了已知的硅、聚對(duì)二甲苯、聚碳酸酯和本發(fā)明的SU-8CTC微篩的計(jì)算出的壓降(APn_eh)和最大負(fù)載壓力(Pmax)。具有兩層結(jié)構(gòu)的SU-8微篩提供了分別比聚碳酸酯和聚對(duì)二甲苯高52倍和89倍的機(jī)械強(qiáng)度。表1.使用各種等離子體處理?xiàng)l件的SU-8微篩的表面接觸角
權(quán)利要求
1.一種包括兩層的微篩，其中 -第一層是膜層，所述膜層具有包含在其中的多個(gè)微孔并且厚度為約ΙΟμπΓ約ΙΟΟμ ;和 -第二層是膜支撐層，所述膜支撐層具有包含在其中的多個(gè)開口并且厚度為約100 μ πΓ約500 μ m，其中所述開口的直徑比所述微孔的直徑大，并且其中所述膜層或膜支撐層中的至少一個(gè)由SU-8光致抗蝕劑材料形成。
2.如權(quán)利要求1所述的微篩，其中所述膜層和膜支撐層都由SU-8光致抗蝕劑材料形成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的微篩，其中所述開口的直徑比所述微孔的直徑大至少10倍。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微篩，其中所述膜層具有約50μ πΓ約100 μ m的厚度。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微篩，其中所述膜支撐層具有約200μ πΓ約300 μ m的厚度。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微篩，其中所述多個(gè)微孔中的每個(gè)微孔都具有約5 μ m 會(huì)勺50 μ m白勺孑
7.如權(quán)利要求6所述的微篩，其中所述多個(gè)微孔中的每個(gè)微孔都具有約IOym的孔徑，所述膜層具有約5，000個(gè)微孔/mm2的微孔密度。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微篩，其中所述微篩已經(jīng)進(jìn)行過表面處理以減小流體阻力。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微篩，其中所述微篩已經(jīng)用金屬層進(jìn)行過表面涂布。
10.一種制備如權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的微篩的方法,包括 -提供基材； -用厚度為約10 μ πΓ約100 μ m的第一層涂布所述基材； -將第一層圖案化以在其中形成多個(gè)微孔； -用厚度為約100 μ πΓ約500 μ m的第二層涂布圖案化的第一層；和-將第二層圖案化以形成多個(gè)開口，其中所述開口的直徑比所述微孔的直徑大，并且其中第一層或第二層中的至少一個(gè)由SU-8光致抗蝕劑材料形成。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中將第一層圖案化包括 -施加限定有對(duì)應(yīng)于將要形成的微孔的點(diǎn)圖案的光致抗蝕劑掩模；和 -將具有施加的光致抗蝕劑掩模的第一層暴露于UV光。
12.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其中將第二層圖案化包括 -施加限定有對(duì)應(yīng)于將要形成的開口的形狀圖案的光致抗蝕劑掩模；和 -將具有施加的光致抗蝕劑掩模的第二層暴露于UV光。
13.如權(quán)利要求1(Γ12中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在圖案化之后對(duì)第一層和第二層進(jìn)行顯影。
14.如權(quán)利要求1(Γ13中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在涂布第一層之前用溶脫剝離抗蝕劑層涂布所述基材。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，還包括在顯影之后除去溶脫剝離抗蝕劑層和/或所述基材。
16.一種用于從流體樣本中分離限定尺寸的細(xì)胞的裝置，其中所述裝置包括 -具有流體樣本流入用的進(jìn)口的進(jìn)口模塊； -具有流體樣本流出用的出口的出口模塊； -如權(quán)利要求Γ9中任一項(xiàng)所述的微篩，所述微篩具有在所述進(jìn)口模塊和所述出口模塊之間排列的用于保留限定尺寸的細(xì)胞的微孔，其中所述進(jìn)口模塊、所述出口模塊和所述微篩彼此流體連接以允許所述流體樣本從所述進(jìn)口模塊穿過到達(dá)所述出口模塊。
17.—種從流體樣本中分離限定尺寸的細(xì)胞的方法，所述方法包括過濾疑似包含通過如權(quán)利要求16所述的裝置的進(jìn)口模塊而將要分離的細(xì)胞的流體樣本。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述流體樣本選自全血、尿、培養(yǎng)基和溶解的組織溶液。
19.如權(quán)利要求17或18所述的方法，其中將要檢測(cè)的細(xì)胞選自循環(huán)腫瘤細(xì)胞、上皮細(xì)胞、來自溶解的癌組織的癌細(xì)胞或癌癥干細(xì)胞、尿樣本中含有的細(xì)胞以及從細(xì)胞培養(yǎng)基富集的細(xì)胞。
20.如權(quán)利要求16所述的裝置用于過濾全血的用途。
21.如權(quán)利要求20所述的用途，用于從全血中分離循環(huán)腫瘤細(xì)胞。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包括兩層的微篩，其中第一層是膜層，所述膜層具有包含在其中的多個(gè)微孔并且厚度為約10μm～約100μm；第二層是膜支撐層，所述膜支撐層具有包含在其中的多個(gè)開口并且厚度為約100μm～約500μm，其中所述開口的直徑比所述微孔的直徑大，并且其中所述膜層或膜支撐層中的至少一個(gè)由SU-8光致抗蝕劑材料形成。
文檔編號(hào)B01D67/00GK103002975SQ201180031531
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者李孟皇, 胡敏, 張偉才, 顏道亮 申請(qǐng)人:新加坡科技研究局