طراحی میکروجداساز سلول‌های سرطانی همراه جریان خون با استفاده از ترکیب روش‌های جداسازی پینچ و دی‌الکتروفورسیس

جداسازی سلول های خون کاربرد گسترده ای در علم پزشکی دارد. با جداسازی این سلول ها، می توان به شناسایی خواص آن ها پرداخت. شناسایی خواص سلول های سرطانی و اثر داروهای مختلف بر آن ها، به روند بهبود و درمان بیماران مبتلا به سرطان کمک قابل توجهی می کند. در سال های اخیر، توسعه تجهیزات میکروسیالی برای جداسازی این سلول ها اهمیت قابل توجهی یافته است. جداسازی سلول ها روش های مختلفی دارد. در این پژوهش، اندازه و خواص الکتریکی سلول ها بعنوان معیارهای اصلی جداسازی درنظر گرفته شده اند و با ترکیب روش تقسیم بندی جریان پینچ بعنوان یک روش غیرفعال و دی الکتروفورسیس برپایه ی رسانایی الکتریکی بعنوان یک روش فعال، تراشه جداساز برای جداسازی سلول های سرطان سینه mda435 از گلبول‌های سفید و قرمز، طراحی شده است. این سلول ها دارای اختلاف اندازه بسیار کمی هستند و باتوجه به تحقیقات گسترده ای که در جداسازی به روش جریان پینچ انجام شده است، پایین بودن دقت جداسازی ذرات هم اندازه یا دارای اندازه مشابه، از چالش های اساسی این روش محسوب می شود. در این پژوهش، نیروی دی الکتروفورسیس در ناحیه ی پینچ، بین سلول سرطانی و گلبول سفید فاصله ایجاد می کند. پس از گسترش هیدرودینامیکی در ناحیه ی توسعه یافته، سلول سرطانی، گلبول‌های سفید و قرمز در انشعاب های خروجی خاص خود قابل جمع آوری خواهندبود. نتایج نشان می دهد این روش ترکیبی به طور موثری قابلیت تفکیک سلول های مذکور را داراست.

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

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 MDA435 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.