密歇根大学开发的一种微流控芯片在从血液中捕获难以捉摸的循环肿瘤细胞方面是最好的，它可以支持细胞的生长以进行进一步的分析。

　　该设备使用了先进的电子材料氧化石墨烯，被认为是第一个将这些功能结合在一起的设备。在诊所，这样的设备有一天可以帮助医生诊断癌症，给出更准确的预后，并在培养细胞上测试治疗方案，而无需让患者进行传统的活组织检查。

　　“如果我们能让这些技术发挥作用，它将推动新的癌症药物的发展，并彻底改变癌症患者的治疗方法，”密歇根大学癌症中心主任马克斯·威查博士(Max Wicha)说，他是一篇关于这种新设备的论文的合著者，该论文本周在《科学》杂志(journal of science)网站上发表。

　　“循环肿瘤细胞将在癌症的早期诊断中发挥重要作用，并通过作为‘液体’活检来实时评估治疗反应，帮助我们了解治疗是否对癌症患者有效，”合著者、密歇根大学医学院外科教授、转化肿瘤学项目主任黛安·西蒙尼博士说。

　　“对循环肿瘤细胞的研究也将帮助我们了解癌细胞转移或扩散到远处器官的基本生物学机制——癌症患者死亡的主要原因。”

　　然而，研究人员说，这些细胞并没有实现它们在医学上的承诺，因为它们很难从血液样本中分离出来。在早期癌症患者的血液中，它们只占不到十亿个细胞中的一个，所以要抓住它们比大海捞针要难得多。

　　“我可以烧掉干草堆，或者使用一块巨大的磁铁，”领导这项研究的化学工程助理教授苏塔·纳格拉特(Sunitha Nagrath)说。“当涉及到循环肿瘤细胞时，它们看起来——感觉起来——几乎就像任何其他血细胞一样。”

　　在他们的微流控芯片上，纳格拉斯的团队培育出密集的分子链森林，每个分子链都配备了一种抗体，可以抓住癌细胞。

　　研究人员说，即使在捕获细胞后，仅对少数细胞进行可靠的分析仍然很困难。这就是为什么这个高度敏感的肿瘤细胞捕获的演示，加上在同一设备中培养细胞的能力，是如此有希望。

　　拥有电子工程背景的Nagrath实验室博士后研究员Hyeun Joong Yoon在制造微流控芯片方面发挥了重要作用。他从一个硅基开始，添加了一个由近6万个平坦的金色形状组成的网格，就像四瓣花一样，每朵花的宽度都不超过一缕头发。

　　金花自然地吸引了一种相对较新的材料——氧化石墨烯。这些只有几个原子厚的碳和氧层，在金上分层。这种层状结构使得研究小组能够如此密集地培养捕获肿瘤细胞的分子链。

　　“几乎就像每个石墨烯都有许多纳米臂来捕获细胞，”Nagrath说。

　　为了测试该设备，研究小组在芯片的薄腔中抽取了一毫升的血液样本。即使他们在5-10亿个血细胞中只添加了3 - 5个癌细胞，该芯片也能在一半的时间内捕获样本中的所有细胞，在10次试验中平均捕获73%。

　　纳格拉斯说:“这是迄今为止在文献中对如此少的细胞进行刺激的最高水平。”

　　研究小组对捕获的癌细胞进行计数，方法是用荧光分子标记癌细胞，并通过显微镜观察它们。这些标签使癌细胞很容易与偶然捕获的血细胞区分开来。他们还培养了六天的乳腺癌细胞，用电子显微镜观察它们是如何在金花上扩散的。

　　“当你有单个细胞时，每个细胞中的物质量通常很小，很难进行分子分析，”Wicha说。“这种设备可以让细胞大量生长，这样你就可以更容易地进行基因分析。”

　　该芯片可以从患者样本中捕获胰腺癌、乳腺癌和肺癌细胞。让Nagrath感到惊讶的是，该设备能够从肺癌患者的每毫升血液中捕获大约四个肿瘤细胞，即使他们患有早期的疾病。

　　Nagrath在密歇根大学的一个由工程师和医学专家组成的团队中工作，他乐观地认为这项新技术可以在三年内进入诊所。

　　这篇论文的标题是“功能化氧化石墨烯纳米片对循环肿瘤细胞的敏感捕获”。该大学正在寻求知识产权的专利保护，并正在寻求商业化合作伙伴，以帮助将该技术推向市场。