新的芯片可使治疗转移性癌症更加容易快捷
发布日期：2022-08-21佐治亚理工学院的研究人员发现了一种检测方法，可以通过显示癌症如何转移以及它们处于什么阶段，来彻底改变癌症治疗。
癌症通过循环肿瘤细胞(CTC) 传播，这些细胞通过血液传播到其他器官，而且几乎无法追踪。现在，佐治亚理工学院的研究人员发现了一种检测方法，可以通过显示癌症如何转移以及它们处于什么阶段来彻底改变癌症治疗。这可能会导致更早和更有针对性的治疗，从简单的验血开始。
当肿瘤开始转移时，它会将细胞释放到血液中。单个细胞通常无法自行在血流中存活，但细胞簇更加健壮，可以传播到其他器官，有效地将癌症推向转移状态。事实证明，CTC 难以研究，更不用说治疗了。每毫升血液中含有数十亿个细胞，而这些细胞中只有少数会成为转移性癌症患者的 CTC。使用传统的实验室方法无法实现如此强烈的过滤。
大多数传统的过滤过于激进，会将集群分解成单个细胞，并破坏研究集群效果的能力。“这就是让像我这样的工程师对此感兴趣的原因，因为我们非常擅长制造传感器或实际进行敏感分析的小型设备，”电气与计算机工程学院副教授 Fatih Sarioglu 说。“我们开始开发技术来捕捉这些珍贵的细胞，以帮助更好地控制癌症。”
Sarioglu 发表在《自然通讯》上的“网状微孔中循环肿瘤细胞簇的高通量、无标记分离”中介绍了这项研究。Sarioglu 的实验室发明了一种名为 Cluster-Well 的新型芯片，将微流控芯片的精度与膜过滤的效率相结合，以发现 CTC 簇。使用微米大小的特征，微流控芯片可以精确定位血液样本中的每个细胞，并确定它是否癌变。
“微流控芯片让你作为设计师可以更好地控制你想问这些细胞的任何问题，”Sarioglu 说。“它提高了精度和灵敏度，这正是你需要这样的应用程序，因为你想从许多血细胞中找到那个单细胞。”
为了快速处理临床相关量的血液，研究人员依靠膜过滤使芯片操作更具可扩展性。实际上，该芯片看起来像一个标准的膜过滤器，但在电子显微镜下，微流控芯片揭示了其用于捕获簇同时让其他血细胞通过的微妙结构。对于研究人员来说，实用性与功能性同样重要。尽管该芯片起初是用硅制造的，就像计算机中的中央处理单元一样，但后来它被转移到聚合物中，使其易于使用、负担得起和一次性使用，同时仍保持其精致和精确。
“我们真的只创造了我们需要用微流控芯片识别集群的陷阱，其余的只是一个标准的过滤器支架，”Sarioglu 说。“与传统的微流控芯片相比，您将获得更实用的分析方法，通量提高几个数量级，灵敏度更高。”
