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Poly(ethylene oxide) Concentration Gradient-Based Microfluidic Isolation of Circulating Tumor Cells

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作者
Yangchang Cheng,Shouxin Zhang,Lili Qin,Junxiang Zhao,Hua Song,Yang Yuan,Jiashu Sun,Fei Tian,Chao Liu
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:95 (6): 3468-3475 被引量:18
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.2c05257
摘要

Circulating tumor cells (CTCs) have emerged as promising circulating biomarkers for non-invasive cancer diagnosis and management. Isolation and detection of CTCs in clinical samples are challenging due to the extreme rarity and high heterogeneity of CTCs. Here, we describe a poly(ethylene oxide) (PEO) concentration gradient-based microfluidic method for rapid, label-free, highly efficient isolation of CTCs directly from whole blood samples. Stable concentration gradients of PEO were formed within the microchannel by co-injecting the side fluid (blood sample spiked with 0.025% PEO) and center fluid (0.075% PEO solution). The competition between the elastic lift force and the inertial lift force enabled size-based separation of large CTCs and small blood cells based on their distinct migration patterns. The microfluidic device could process 1 mL of blood sample in 30 min, with a separation efficiency of >90% and an enrichment ratio of >700 for tumor cells. The isolated CTCs from blood samples were enumerated by immunofluorescence staining, allowing for discrimination of breast cancer patients from healthy donors with an accuracy of 84.2%. The concentration gradient-based microfluidic separation provides a powerful tool for label-free isolation of CTCs for a wide range of clinical applications.
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