http://www.uc.edu/news/NR.aspx?id=16775
辛辛那提大学研究人员发现,一种叫做“惯性微流体”的装置能够通过对比细胞大小和细胞其他生物指标,来对罕见细胞(如循环癌细胞)进行连续而有选择性地提取。这一技术能够减少分析时间,增强针对性,从而减少对临床抗体检测的依赖性。
自10月28日到11月1日于日本冲绳举行的第十六届化学和生命科学微型化系统(微全分析系统)国际会议(Sixteenth International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (microTAS))上,辛辛那提大学研究人员对四份论文进行了汇报演讲,其中一份报告详细介绍了罕见细胞分离技术的发展,还有一份报告详细介绍了如何能够降低日常血液检测成本和减少检测时间。
这幅图片展示了不同大小的粒子的分离过程。荧光部分是分离出来的较大粒子,暗色部分是流动的较小粒子。 |
辛辛那提大学工程和应用科学学院(College of Engineering and Applied Science)电子计算机系统系(School of Electronic and Computing Systems (SECS))的副教授Ian Papautsky和辛辛那提研究团队共同领导开展了以上研究。
在Papautsky教授和辛辛那提大学博士生Xiao Wang、研究助理Jian Zhou合作的一篇题为“惯性微流体装置自动释放漩涡技术在罕见细胞持续分离中的利用”(Continuous Rare Cell Extraction Using Self-Releasing Vortex in an Inertial Microfluidic Device)的论文中,作者详细介绍了通过利用微流体技术来分离罕见细胞(如前列腺癌细胞或循环癌细胞)的新概念。
“在去年,我们成功展示了如何有选择性的分离前列腺癌细胞,当时我们只能每次分离一组样本细胞,然而现在我们分离细胞的动作能够连续起来了”,Papautsky说,“这太令人激动了,因为这意味着所有抽取的血液都可以在短时间内连续进行细胞分离处理了。”
这些血液检测可以用来在癌症诊断过程中识别癌细胞。“细胞的大小是我们诊断的唯一根据,我们不根据抗体来进行诊断,因为并不是所有癌细胞都产生抗原。所以,假如癌细胞大于20微米,我们就把这些细胞分离出来”,他解释说。
微流体装置中的螺旋微通道,通道的四个出口将血液进行分流。 |
检测循环癌细胞最常见的方法是通过抗体选择系统来检测抗原。“我们也可以利用我们的设备为抗体选择系统准备样本。”这种将两种诊断方式结合起来的方法能够减少假阳性的误诊,从而大大增强抗体检测的准确性。
另外,惯性微流体装置还可以利用在细胞培养中。“在多种细胞混合物中,有一些细胞比较大,而另外一些细胞比较小,这时我们就可以利用这个装置轻松地将这两种细胞分离开来”,Papautsky解释道,“当你想要分离不同大小的细胞时,这个装置就可以派上用场。”
这个细胞分离装置将检测技术带入了一个新世纪。设备轻便、操作简单是它的另一大优势,它可以在任何国家、任何经济情况下、在任何内科医生办公室里直接投入使用。
在另外一篇题为“螺旋微通道中的血液分离”(Sorting of Blood in Spiral Microchannels)的论文中,Papautsky和博士生Nivedita展示了如何通过一个简单的被动惯性微流体装置来进行持续血液分离。在过去几年中,Papautsky的实验室一直在不断研究惯性在控制细胞和微粒中的作用。“这些微流体装置成本低,效果好,非常独特”,Papautsky说。
惯性微流体装置其实是一张干净平滑的方形塑料片,高约半英寸,体型不大,但是设计理念却非常伟大。“我们可以把一滴血放入中间的入口,然后进行分离”,Papautsky说。这个装置的四个出口将血液分流,并使每个出口的血液都含有稀释等离子、红细胞和白细胞。
微流体装置外观。 |
“有很多临床诊断检测都需要进行血液检测”,他说。在医院中,最常见的血液检测之一就是全血球计数(complete blood count/CBC),这项检测可以检查出贫血症、疟疾和白血病等等。“在这些诊断检测中,血液的构成部分必须分离开来,而这正是这个装置的作用”,Papautsky说,“所以我们可以利用这个小装置来代替大型离心设备。”使用惯性微流体装置可以更加快速简便地帮助医生做出诊断。
这个诊断检测方法成本低,速度快,特别适合用于资源不足的环境中。“我曾听一个同事说,他们不是没有设备,而是不能保证有充足的人员和稳定的电力来运行这些设备。因此在印度、非洲和中美洲地区,我们的小型装置会派上用场。”
工程和应用科学学院网页:http://ceas.uc.edu/.html