جداسازی سلول های سرطانی با کارایی بالا، توسط میکروکانال مارپیچی دارای منحنی تند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه تبدیل انرژی. دانشکده مهندسی مکانیک . دانشگاه تربیت مدرس

2 گروه تبدیل انرژی، دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 دانشکده علوم پزشکی. دانشگاه تربیت مدرس. تهران. ایران

4 دانشکده مهندسی مکانیک. دانشگاه موناش. ملبورن. استرالیا

چکیده

در سال­های اخیر جداسازی سلولی با استفاده از سیستم میکروسیالی به عنوان روشی کارآمد برای شمارش و غنی­سازی سلول­های سرطانی گردشی در خون (CTCs) برجسته شده است. به منظور جداسازی سلول­های سرطانی با عملکرد و بازده بالا، استفاده از روش غیرفعال، مبتنی بر اندازه و بدون برچسب بر اساس نیروهای هیدرودینامیکی ترجیح داده می­شود. این مطالعه نشان داد که جداسازی سلول­های سرطان سینه (BCCs) و گلبول‌های سفید خون (WBC) با کارایی و عملکرد بالا و با استفاده از یک میکروکانال مارپیچی غیرمتعارف متشکل از حلقه‌های بلند و پیچ u شکل با نسبت انحنای بالا در عدد رینولدز متوسط حدود 90، امکان­پذیر است. بنابراین ما یک دستگاه میکروسیالی مارپیچ، بدون برچسب و غیر متعارف برای جداسازی سلول­های سرطان سینه معلق در خون و گلبول­های سفید با دبی حدود 1.7 میلی لیتر در دقیقه با راندمان و خلوص بالا (بیش از ٪90) طراحی کرده­ایم. در ابتدا ذرات استاندارد با قطری در محدوده 20-2 میکرومتر (بازه تمامی سلول­های موجود در جریان خون) به عنوان ذرات جایگزین سلول­های سرطانی، برای بهینه سازی دبی و طراحی میکروکانال استفاده شدند. در دبی بهینه، تا 92 درصد از سلول­های سرطانی با درصد خلوص بالا از مخلوط سلولی جدا شدند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

High-throughput separation of cancer cells by a spiral microchannel with sharp curves

نویسندگان [English]

  • vahid omrani 2
  • fatemeh rahbarizadeh 3
  • reza nosrati 4
1
2 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
3 Department of medical science, Tarbiat Modares University, Tehran. Iran
4 Department of mechanical engineering, Monash University, Melbourne
چکیده [English]

In recent years, cell focusing using microfluidic systems has been highlighted as an efficient method of counting and enriching circulating tumor cells (CTCs). In order to isolate cancer cells with high throughput and efficiency, using of passive, size-based, label free method based on hydrodynamic forces is preferred. This study showed that it was possible to isolate BCCs (MCF-7 and MDA-MB-231) and white blood cells (WBCs) from cell mixtures with high efficiency and high throughput using an unconventional spiral microchannel by means of combination of long loops and U turn with high curvature ratio at moderate Reynolds number (Re) about 90. Therefor we have designed an unconventional low-cost label free spiral microfluidic device for isolating both CTCs and lysed WBCs at a flow rate about 1.7 mL/min with high efficiency and Purity (more than 90%). Standard particles with a diameter in range of 2-20 μm (The range of all cells in the bloodstream) were initially used as alternative particles to optimize the design of microchannel and flow rate by imitating cell behavior. At the optimal flow rate, up to 92% of CTCs were separated from culture with high purification.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microfluidic
  • Simulation
  • Passive methods
  • Experimental separation
  • Circulating tumor cell