循环肿瘤细胞是稀有的细胞群，它们从原始或转移性肿瘤中脱落并在外周血中循环。作为非侵入性癌症检测的潜在生物标志物，CTCS在癌症治疗中起着关键作用，因为它可用于转移的早期诊断。由于人血中CTC的浓度极低，因此富集是有效检测CTC的重要预处理步骤。基于微流控技术的微操作技术可以分离单个细胞以进行进一步的生物学分析。与传统方法相比，微流体设备具有多种优势，例如高通量，效率和灵敏度。除了对临床应用具有重要意义外，CTC枚举还可以用于评估癌症的治疗效果。
　　 在过去的几十年中，四氯化碳的浓缩技术引起了极大的关注。由于稀薄和CTC的异质性，肿瘤细胞在外周血中循环是坚硬物理确定的真实生理状态。多种浓缩技术为CTC的陆续出台和可分为正面和负面的富集。正富集利用物理或生物学特性来捕获四氯化碳并消除正常的血细胞。它带来更高的隔离效率纯度，但会因其隔离条件而引起偏差。另一方面负浓缩可捕获正常血细胞并消除CTC。可以分离异质CTC纯度相对较低，而捕获血细胞的大量抗体成本较高。此外，阳性富集可分为亲和结合方法和无标签方法。为丰富的CTC，这些设备通常采用其是从正常血细胞可分辨的肿瘤细胞的两个关键性质：大小和表示的特定上皮标记蛋白如EPCAM。亲和结合方法表明，CTCS膜上的特定抗原或生物标志物可以被其相应的抗体靶向。EPCAM是捕获CTC的众所周知且经过广泛研究的抗原，由上皮癌表达。CELLSEARCH系统是唯一的商业化产品，并通过了美国FDA临床验证的CTC枚举，它使用抗EPCAM共轭的铁磁纳米颗粒来分离CTC。它具有很高的重现性和一致性。但是，根据其分离能力，只有一半的转移性癌症患者可以被诊断出并且具有明显的局限性，即在枚举细胞后无法获得细胞异质性。基于亲和力的方法还存在上皮间质转化问题，这降低了EPCAM及其抗体的结合效率。相比之下，依赖细胞大小的无标记CTC分选技术是分离CTC和循环肿瘤衍生细胞的最可靠方法之一。物理基于属性的分离的CTC有以解决基于亲和力的分离方法缺点的电位。分离和富集后，细胞活力和基因表达保持恒定，这使得对四氯化碳进行分子分析成为可能。在临床情况下，患者的外周血中可能存在许多不同类型的四氯化碳，并且只有一个或几个亚群具有转移表型。预期可以通过肿瘤细胞大小分离出表型多样的癌细胞。已经完成了几种基于微流体的无标签方法，包括微柱过滤，确定性侧向位移阵列和惯性升力流。因此，将CTC与其他健康血细胞区分开是最显着的特性。
　　 其中，根据细胞大小和可变形性的变化，微柱过滤富集捕获一系列微型捕集阱结构中的四氯化碳。结合微涡流和可变形细胞术技术进行CTC富集和计数。较大的细胞被矩形容器中产生的微涡旋捕获并释放。DC技术可以快速记录图像并提供单个细胞的生物物理信息。它对临床样品的分离效率高达93.8％，这是最好的基于芯片的分离设备之一。开发了一种利用振荡流迫使CTC和血细胞通过一系列渐缩的微缩颈缩的微流控芯片。它可以引导细胞在不同的流动路径中分离并分别收集。另一种基于尺寸的分离方法是惯性聚焦微流体。当细胞在平坦而狭窄的线性通道中流动时，它们会同时受到剪切梯度提升力和壁效应提升力的影响。不同大小的细胞受到不同的力，微涡旋会将它们分开。介电电泳也是一种无标记方法，可以在不均匀电场下通过不同细胞的不同介电特性进行分离。这种现象的一种应用是由MOON等人构建的介电泳流分离系统，该系统可在不到1小时的时间内处理10ML临床样品。尽管各种细胞可以从数十亿正常血细胞的通过利用上述的微流体通道被分离，分离效率和吞吐量产量仍然需要提高。使用惯性力的传统无标记细胞分离技术具有流速快的优点。内皮细胞下快的流速暴露于过度的剪切应力和传递机械刺激成细胞内影响，影响细胞功能和基因表达。
　　 为了弥补这些问题，海外医疗网研究人员报告了一种多级微流控芯片，用于分离和回收具有血细胞的肿瘤细胞。通过第一阶段的初步分离，二十个鱼骨形单元具有45°角对称菱形腔。为了获得高分离效率，第二阶段包括一个矩形水库以洗脱非靶细胞。第三阶段是主要的分离区域，由一个惯性聚焦微通道组成。通过施加惯性力迁移肿瘤细胞的流动路线进行分离，它可以改善其他微流控设备中的一些障碍，例如阻塞，细胞应力和细胞损伤。对于该设计，进行低流速以增加细胞的存活率以供进一步研究。并且它充分利用了流体力学理论来实现连续颗粒流分离的目的。海外医疗网研究人员工作的新颖性是双重的。首先使用这种多阶段微流控芯片成功地从加标和临床人体血液样本中成功实现了快速分离并有效回收了四氯化碳。胶质母细胞瘤是人类中枢神经系统中最常见和最恶性的，脑肿瘤转移的隐匿性被认为是外周血循环。其次，将初步分离，洗脱非目标细胞和惯性聚焦过程结合起来，可以实现CTC的一站式分离。免除了使用RBC裂解缓冲液或离心沉降的预处理过程。这将需要训练有素的人员，笨重的仪器和额外的样品处理时间，并且可能会丢失四氯化碳并损害其生理特性。因此，海外医疗网研究人员的工作可以为进一步研究CTC分析和个性化癌症治疗做出重要贡献。
　　 为了评估设备的性能，使用了8UM和15UMPS微球的混合物来优化流速，以实现最佳分离效率。流速从3到30UL/MIN不等。在微球直径的情况下，运动路径由于惯性升力和拖曳力在芯片的四个功能部分中扩散。收集并在不同流速下计数的PS微球的数量。它表明9UL/MIN是使用该设备进行进一步分析以分离U87细胞和RBC的最佳流速。当流速低于9UL/MIN时，注意到惯性升力FL是将微球聚焦于平衡位置的主要机制。大微球的分离效率随着流速的增加而增加。在最佳流量下，惯性升力之间的平衡FL和DEAN阻力FD便于将大微球与小微球分开进行单流聚焦。当流速增加超过9UL/MIN时，来自DEAN流的阻力会增强，并且会影响微球的惯性升力平衡位置。它减少了靠近外通道壁的平衡位置处大微球的数量，并分散了小微球的流线。因此，分离效率随着流速的增加而降低。
　　 多级微流控芯片用于实际人类细胞的可行性，从人类RBC中分离了U87细胞。U87细胞的直径约为15UM，呈球形。人类红细胞的直径为6-8UM，呈双凹形。U87细胞和RBC的主导力可能会在惯性升力和DEAN拖曳力之间发生变化，因为它们的直径不同。它被用于以最佳流速分离U87细胞。通过离心从全血中提取人红细胞并稀释十倍。将U87细胞以1：5000的比例掺入稀释的人RBC中。将样品以各种流速引入芯片中。混合细胞通过鱼骨形部分，其中不同大小的细胞将位于不同区域，以平衡变化引起的惯性力。U87细胞集中在通道的中间区域。尽管如此，RBC还是横向迁移到了膨胀室，并不断地移至下一个单元。因为U87细胞趋向于服从微流体流动模式并具有惯性效应，而与通道结构的改变无关。对RBC的惯性影响可以忽略。随着鱼骨形通道的连续扩展，初始分离的效果值得进一步加强。它为RBCS提取的后续预处理做好了准备。因为U87细胞趋向于服从微流体流动模式并具有惯性效应，而与通道结构的改变无关。将红细胞提取到两个侧通道中。而U87细胞则高速冲过水库。该步骤从流体中去除了大量的RBC，以进行预处理，而不是在基于芯片的分离之前进行离心或过滤。然后，将细胞倒入惯性聚焦部分和如图分为两个流线。由于细胞在惯性力的作用下横向迁移，U87细胞在通道外壁附近稳定下来。同时，红细胞与通道的内壁一起移动，并有持续的流体流动。RBC和CTC的流线通过Y分叉结构引导到两个出口。
　　 为了评估海外医疗网研究人员设备的性能，对细胞进行了识别和枚举，分离效率的计算方法是：收集到的CTC细胞数量占通过设备注入的CTC细胞总量的总和。纯度描述了设备在污染细胞背景下捕获CTC的能力。对于9UL/MIN的实际细胞，分离效率估计约为97％。所有收集到的细胞均具有正常的生物学形态，可以进一步培养3天以上，这对于定量分析，全基因组测序和异种移植研究等肿瘤分析至关重要。该结果与使用抗体的配体捕获方法相当。提出了一种新颖的无标签和基于大小的分离方法，该方法允许回收四氯化碳用于进一步研究。更好地了解癌症转移对于CTC的表型鉴定和分子分析至关重要，并且可以极大地促进癌症患者的个性化治疗。
　　 为了验证该设备的筛选能力，通过分离已知数量的掺入全血的人脑恶性神经胶质瘤细胞进行了实验。由于粘稠的非牛顿流体的特性，外周血的粘度主要取决于红细胞的数量。未经处理的血液具有很高的粘度，可以加速DEAN涡流的形成，从而在主要的低流动方向上分离出不同大小的颗粒。加标的全血样本包括RBC，血小板，WBC，U87细胞等。人类外周血白细胞的直径为8-12UM，与U87细胞的大小分布重叠。U87细胞用AO溶液进行荧光染色以在收集出口中进行计数。通过分离，U87细胞仍然存活，收集口中只出现了很少的白细胞。在两个出口对荧光癌细胞进行计数，三个样品的平均分离效率大于90％。收集到的四氯化碳的纯度至少为84.96％，所有细胞的存活率均>95％。为了进一步评估临床应用的可能性，在最佳条件下对临床血液样本进行了拟议的设备。从诊断为转移性卵巢癌的女性患者中获得2ML临床血液样本，然后将其直接注射到设备中，而无需RBC裂解，离心或过滤。将其分为三部分，每部分为0.66ML。在流经设备上的四个功能部分后，从三份临床血液样本中收集了38个CTC。应当指出，收集的大多数四氯化碳都是个人存在，只有少数四氯化碳是簇。结果表明，每毫升1毫升临床血液样本中含有19.20±3.77份已鉴定的四氯化碳。此外，已鉴定的CTC的表型和生物标记异质性需要进行进一步研究。显然，CTC与癌症患者其他血细胞之间的物理特性对于有效的无标记分离具有高度的歧视性。可以相信，所提出的多级无标记微流体装置具有巨大的四氯化碳分离潜力。
　　 海外医疗网研究人员展示了一种新颖的多阶段无标记的四氯化碳富集方法，在微流控芯片上具有流体动力。数十亿患者血细胞中癌细胞的稀缺性引起了CTC检测的挑战。为了提高分离效率，通常在基于芯片的分离之前进行通过离心或过滤去除RBC的预处理。这是耗时且麻烦的。成功地开发了一种多级微流控芯片，以利用细胞大小和可变形性的差异来最大化细胞的横向迁移。细胞分离区域由鱼骨形通道，矩形容器和惯性聚焦通道组成。应用两种不同直径的PS微球悬浮液的混合物，探索分离的最佳条件。该设备可以在最佳流速下以高分离效率分离它们。此外，使用U87细胞掺入的RBC和未经处理的人类血液样本来评估临床应用的可能性和海外医疗网研究人员设备的筛选能力。优化的参数使该芯片在整个细胞形态分析中的平均分离效率达到90％，收集到的四氯化碳纯度高达84.96％，所有细胞的活力均>95％。收集到的四氯化碳能够幸存下来，以进行可靠的鉴定和可视化异质性。它成为用于癌症治疗监测和癌症或其转移的早期诊断的有吸引力的技术。