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新型微流体设备可以检测血液中的癌细胞

文章出处:未知 责任编辑:编辑宁 作者:编辑宁 发表时间:2019-02-27 16:51

伊利诺伊大学芝加哥分校和澳大利亚昆士兰科技大学的研究人员开发了一种可以从患者血液样本中分离出单个癌细胞的设备。微流体装置的工作原理是将血液中发现的各种细胞类型按其大小进行分离。也许有一天,这种设备将使快速、廉价的液体活检成为可能,帮助发现癌症并制定有针对性的治疗计划。这项发现发表在《微系统与纳米工程》杂志上。

“这种新的微流体芯片让我们能够将癌细胞从全血或最低稀释的血液中分离出来,”Ian Papautsky说。“虽然检测血液中循环癌细胞的设备越来越多,但大多数都相对昂贵,许多研究实验室或医院都买不起。”我们的设备价格低廉,不需要太多的试样制备或稀释,使用方便快捷。

成功分离癌细胞的能力是实现液体活检的关键一步,在液体活检中,可以通过简单的抽血检测癌症。这将消除使用针头或外科手术作为癌症诊断一部分的组织活检的不适和成本。液体活检还可以用于跟踪化疗在一段时间内的疗效,以及在包括大脑和肺在内的传统活检技术难以获取的器官中检测癌症。

然而,从血液中分离循环的肿瘤细胞并不容易,因为它们的数量非常少。对于许多癌症来说,循环细胞的水平接近每10亿个血细胞中就有一个。Papautsky说:“一管7.5毫升的血液,这是一种典型的抽血容积,可能含有10个癌细胞和350 - 400亿个血细胞。”“所以我们实际上是在大海捞针。”

微流体技术为传统的流体细胞检测方法提供了一种替代方法。这些设备要么在目标细胞漂过时使用标记捕捉目标细胞,要么利用目标细胞的物理特性(主要是大小)将其与液体中存在的其他细胞分离开来。

Papautsky和他的同事开发了一种利用大小将肿瘤细胞从血液中分离出来的装置。Papautsky说:“在流体中使用大小差异来分离细胞类型要比亲和分离容易得多,亲和分离使用‘粘性’标签来捕捉正确的细胞类型。”亲和分离还需要大量的高级净化工作,而粒度分离技术则不需要。

Papautsky和他的同事利用惯性迁移和剪切诱导扩散的现象,开发了一种通过塑料形成的“微通道”将癌细胞从血液中分离出来的装置。“我们仍在研究这些现象背后的物理原理,以及它们在设备中的相互作用,但它是根据细胞大小的微小差异来分离细胞的,这决定了细胞在液体柱移动时对不同位置的吸引力。”

Papautsky和他的同事们将5毫升健康血液样本中加入10个小细胞肺癌细胞,然后将血液通过他们的设备。香港看病费用,他们能够利用微流体设备恢复93%的癌细胞。早期开发的微流体设备用于从血液中分离循环肿瘤细胞,其回收率在50%到80%之间。

当他们从诊断为非小细胞肺癌的患者身上采集8份血液样本时,他们能够使用微流体设备从其中6份样本中分离出癌细胞。

Papautsky说,除了设备的高效率和可靠性之外,几乎不需要稀释也是一个优点。“在不稀释的情况下,样品的运行时间和制备时间都缩短了。”他们在实验中使用全血以及稀释了三倍的血液,这与使用基于惯性迁移的设备进行细胞分离的其他方案相比是很低的。

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