طراحي ميكروجداساز سلول هاي سرطاني همراه جريان خون با استفاده از تركيب رو ش هاي جداسازي پينچ و ديالكتروفورسيس

Design of a Micro-Separator for Circulating Tumor Cells (CTCs) from Blood Flow Using Hybrid Pinched Flow Fractionation (PFF) and Dielectrophoresis Methods

جداسازي سلول هاي خون كاربرد گسترده اي در علم پزشكي دارد. با جداسازي اين سلول ها، مي توان به شناسايي خواص آن ها پرداخت. شناسايي خواص سلول هاي سرطاني و اثر داروهاي مختلف بر آن ها، به روند بهبود و درمان بيماران مبتلا به سرطان كمك قابل توجهي مي كند. در سال هاي اخير، توسعه تجهيزات ميكروسيالي براي جداسازي اين سلول ها اهميت قابل توجهي يافته است. جداسازي سلول ها روش هاي مختلفي دارد. در اين پژوهش، اندازه و خواص الكتريكي سلول ها بعنوان معيارهاي اصلي جداسازي درنظر گرفته شده اند و با تركيب روش تقسيم بندي جريان پينچ بعنوان يك روش غيرفعال و دي الكتروفورسيس برپايه ي رسانايي الكتريكي بعنوان يك روش فعال، تراشه جداساز براي جداسازي سلول هاي سرطان سينه MDA-435 از گلبول هاي سفيد و قرمز، طراحي شده است. اين سلول ها داراي اختلاف اندازه بسيار كمي هستند و باتوجه به تحقيقات گسترده اي كه در جداسازي به روش جريان پينچ انجام شده است، پايين بودن دقت جداسازي ذرات هم اندازه يا داراي اندازه مشابه، از چالش هاي اساسي اين روش محسوب مي شود. در اين پژوهش، نيروي دي الكتروفورسيس در ناحيه ي پينچ، بين سلول سرطاني و گلبول سفيد فاصله ايجاد مي كند. پس از گسترش هيدروديناميكي در ناحيه ي توسعه يافته، سلول سرطاني، گلبول هاي سفيد و قرمز در انشعاب هاي خروجي خاص خود قابل جمع آوري خواهندبود. نتايج نشان مي دهد اين روش تركيبي به طور موثري قابليت تفكيك سلول هاي مذكور را داراست.

Separation of blood cells has a widespread application in medical sciences. Separation of these cells helps identifying their properties. Knowing the properties of circulating tumor cell’s (CTC) and the effect of different drugs on them can significantly help to develop and improve patient’s treatment methods. During recent years, microfluidic devices for separation and sorting of these cells have been significantly developed. There are different methods for cell sorting. In this research, the size and the electrical properties of cells have been considered as the main criteria for cell separation and by combining pinched flow fractionation (PFF) as a passive method with dielectrophoresis as an active method, the separation of MDA-435 mammalian circulating tumor cell from white and red blood cells is investigated. These cells have small size differences where in pinched flow fractionation, incapability to separate particles of similar sizes is a major challenge. In this research, dielectrophoresis force creates a gap between circulating tumor cells and white blood cells in the pinched segment and after hydrodynamic expansion in the broadened segment, circulating tumor cells, white blood cells, and red blood cells will be collected in their specific outlet branches. Results show that this hybrid method can separate tumor cells effectively.