基于“血糖儀+智能手機(jī)”的微流控裝置，用于嗜鉻細(xì)胞瘤的即時(shí)診斷

嗜鉻細(xì)胞瘤（PCC）是起源于腎上腺髓質(zhì)、交感神經(jīng)節(jié)或其他嗜鉻組織的神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤。在PCC的早期階段沒(méi)有明顯的癥狀，但在極端壓力下，患者可能出現(xiàn)血壓劇烈波動(dòng)或神經(jīng)內(nèi)分泌紊亂的癥狀，嚴(yán)重者可危及生命。因此，及早發(fā)現(xiàn)嗜鉻細(xì)胞瘤，可為病人贏得最佳治療時(shí)間。對(duì)嗜鉻細(xì)胞瘤（PCC）的早期診斷可通過(guò)檢測(cè)循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTCs）實(shí)現(xiàn)。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，為了實(shí)現(xiàn)CTCs的快速、便攜、高通量檢測(cè)，中國(guó)藥科大學(xué)李曹龍和王飛團(tuán)隊(duì)將智能手機(jī)應(yīng)用程序與商用便攜式血糖儀（PGM）相結(jié)合，構(gòu)建了一種基于Au@CuMOF級(jí)聯(lián)酶的CTCs即時(shí)檢測(cè)微流控裝置。在該微流控系統(tǒng)中，研究人員采用1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四羧酸（DOTA）和去甲腎上腺素（NE）修飾的Au@CuMOF信號(hào)探針和Fe?O?@SiO?捕獲探針對(duì)數(shù)量稀少的PCC-CTCs進(jìn)行雙重識(shí)別和捕獲。

然后，Au@CuMOF級(jí)聯(lián)納米酶靶向結(jié)合CTCs，使得細(xì)胞復(fù)合物同時(shí)具有類(lèi)葡萄糖氧化酶活性和類(lèi)過(guò)氧化物酶活性，進(jìn)一步催化葡萄糖還原，由此構(gòu)建了比色法和便攜式血糖儀（PGM）雙模式的CTCs檢測(cè)法。相關(guān)研究成果以“Cascaded nanozyme-based high-throughput microfluidic device integratingwith glucometer and smartphone for point-of-carepheochromocytoma diagnosis”為題發(fā)表在Biosensors and Bioelectronics期刊上。

一種同時(shí)捕獲和識(shí)別CTCs的微流控裝置原理圖



Au@CuMOF納米盒的級(jí)聯(lián)納米酶活性

微流控裝置的設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件中完成的，然后通過(guò)傳統(tǒng)的軟光刻工藝制作而成。該微流控平臺(tái)將多重通道集成到單個(gè)芯片中，可同時(shí)檢測(cè)六種不同的病人樣本。每個(gè)獨(dú)立的檢測(cè)單元都包含一個(gè)微混合器通道（Ф = 0.5毫米）、分離室（4毫米 × 3毫米）和可視檢測(cè)室（直徑0.6厘米）。此外，微流控陣列芯片有六個(gè)樣品入口用于采集細(xì)胞混合物樣品，三個(gè)3,3',5,5'-四甲基聯(lián)苯胺（TMB）入口用于視覺(jué)分析，六個(gè)出口用于基于PGM的葡萄糖檢測(cè)。

為了驗(yàn)證陣列微流控裝置的磁分離性能，研究人員通過(guò)顯微鏡成像研究了Fe?O?@SiO?-NE捕獲探針對(duì)隔離通道中PC12細(xì)胞的原位捕獲能力。NE功能化的納米探針可以通過(guò)NE與目標(biāo)CTCs上表達(dá)的去甲腎上腺素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（NET）之間的選擇性相互作用特異性地靶向PC12細(xì)胞。

在外加磁場(chǎng)的作用下，細(xì)胞/探針復(fù)合體被截留在分離通道的底部，實(shí)現(xiàn)了對(duì)CTCs的精確捕獲和分離。隨著液體流動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)，捕獲效率逐漸提高，在分離通道中30分鐘時(shí)達(dá)到最高。結(jié)果表明，結(jié)合磁場(chǎng)的微流控策略可以在復(fù)雜環(huán)境中原位捕獲PCC-CTCs，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的臨床檢測(cè)和早期診斷。

微流控芯片捕獲CTCs的表征

總體而言，便攜式血糖儀、智能手機(jī)和陣列微流控芯片的結(jié)合，使PCC的快速、便攜、高通量診斷成為可能，為各種癌癥的傳統(tǒng)液體活檢診斷提供了一種方便、可靠的替代方案。

論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116105



審核編輯：劉清