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一种可穿戴的、能够识别并捕获癌细胞德微流体机器
时间：2019-05-06 17:05:16 点击数：462 次
这款可穿戴设备约有一个香烟盒那么大，上面安装了癌细胞捕获芯片。连接该微流体设备和病人的导管穿过该设备左上角的端口。
一种已在动物身上做了测试的新型可穿戴设备可以捕获和去除在血流中循环的肿瘤细胞。随着进一步开发，这种血液过滤设备可以用来诊断、甚至或许可以用来治疗人的转移性癌症。
这款微流体设备的发明者来自来自密歇根大学，他们上周在Nature Communications上发表了一篇标题为“A temporary indwelling intravascular aphaeretic system for in vivo enrichment of circulating tumor cells”的文章，对该设备进行了介绍。
捕获在血流中循环的癌细胞可以挽救生命。 当来自原发性肿瘤的细胞脱落并顺着血流和淋巴系统移动时，癌症就会扩散。进入血流的大多数循环肿瘤细胞（简称CTC）会死亡，但有些会移动到身体的新部位沉积下来并形成肿瘤。
癌症的这种扩散或转移，是导致与癌症相关的死亡的主要罪魁祸首。“这些循环肿瘤细胞是癌症转移的种子。”密歇根大学化学工程副教授、该论文的合著作者Sunitha Nagrath说。
因此，Nagrath和她的团队建立了一种可穿戴的、能够识别并捕获癌细胞德微流体机器。当从静脉抽取出的血液被泵入该设备时，它捕获肿瘤细胞，然后将血液泵送回体内。
这种微流体机器的预想目的是作为一种滤除肿瘤细胞的癌症治疗手段。除此之外，它还可以用于诊断。研究人员说，它可以估计血流中CTC的数量，或帮助表征作为CTC来源的肿瘤。
Nagrath说：“我们的目标是将这种血液活检概念确立为一项常规临床检测。还有很长的路要走，但最后它可能会以这样的情形使用：正在接受手术（切除肿瘤）的早期癌症患者可以戴上这种设备，用这种设备从他们的血液中去除尽可能多的肿瘤细胞。”
Nagrath说，目前已经有100多种用于捕获或监测循环肿瘤细胞的设备被提出，但它们都不能过滤大量血液。相反，这些设备被设计成接受大约一汤匙血液的单次抽取，所能提供的仅是在血流中循环的东西的快照。
Nagrath说：“那代表不了整个血液系统中正在发生的事情。”她说，美国食品药品监督管理局（FDA）批准的用于进行这类分析的仪器CELLSEARCH有烤箱那么大。
Nagrath的团队将设备缩小到大约一个烟盒大小，并使它能处理更多血液。在对患有癌症的狗进行的测试中，Nagrath的设备在大约两个小时的时间里过滤了其全部血量的约1％至2％。他们在论文中说，通过这样做，从每毫升血液中捕获的肿瘤细胞数量是一系列单次抽血所能捕获的数量的3.5倍。
Nagrath和她的同事们承认，在两小时内通过原型设备的血量仍然太小。但该团队表示，他们希望增加设备的吞吐量，以便人体内的所有血液可以在两到三个小时内通过该设备。Nagrath说：“我们对如何实现这一目标已经有一些想法。”
在目前的在狗身上进行了测试的原型中，血液通过氧化石墨烯纳米薄片过滤，氧化石墨烯纳米薄片上配备有可以与癌细胞表面结合的抗体。该系统还不断将一种名为肝素的药物注入进去，以防止血液在设备中凝结。最后，癌细胞减少了的血液——减去的癌细胞附着在纳米薄片上，就像苍蝇附着在粘蝇纸上一样——被泵回体内。该设备中包含一个板载电源和一个用于无线通信的微控制器。
上图较详细地显示了这款可穿戴设备与人体连接时是如何工作的。插图来源：密歇根大学。
Nagrath说，将该设备在人身上进行测试之前，还需要进一步在动物身上进行测试和研究。她和团队的目标是在未来三年内进入人体试验阶段。
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