一種可穿戴的、能夠識別并捕獲癌細胞德微流體機器

這款可穿戴設備約有一個香煙盒那么大，上面安裝了癌細胞捕獲芯片。連接該微流體設備和病人的導管穿過該設備左上角的端口。

一種已在動物身上做了測試的新型可穿戴設備可以捕獲和去除在血流中循環(huán)的腫瘤細胞。隨著進一步開發(fā)，這種血液過濾設備可以用來診斷、甚至或許可以用來治療人的轉移性癌癥。

這款微流體設備的發(fā)明者來自來自密歇根大學，他們上周在Nature Communications上發(fā)表了一篇標題為“A temporary indwelling intravascular aphaeretic system for in vivo enrichment of circulating tumor cells”的文章，對該設備進行了介紹。

捕獲在血流中循環(huán)的癌細胞可以挽救生命。當來自原發(fā)性腫瘤的細胞脫落并順著血流和淋巴系統(tǒng)移動時，癌癥就會擴散。進入血流的大多數(shù)循環(huán)腫瘤細胞（簡稱CTC）會死亡，但有些會移動到身體的新部位沉積下來并形成腫瘤。

癌癥的這種擴散或轉移，是導致與癌癥相關的死亡的主要罪魁禍首?！斑@些循環(huán)腫瘤細胞是癌癥轉移的種子?！泵苄髮W化學工程副教授、該論文的合著作者Sunitha Nagrath說。

因此，Nagrath和她的團隊建立了一種可穿戴的、能夠識別并捕獲癌細胞德微流體機器。當從靜脈抽取出的血液被泵入該設備時，它捕獲腫瘤細胞，然后將血液泵送回體內。

這種微流體機器的預想目的是作為一種濾除腫瘤細胞的癌癥治療手段。除此之外，它還可以用于診斷。研究人員說，它可以估計血流中CTC的數(shù)量，或幫助表征作為CTC來源的腫瘤。

Nagrath說：“我們的目標是將這種血液活檢概念確立為一項常規(guī)臨床檢測。還有很長的路要走，但最后它可能會以這樣的情形使用：正在接受手術（切除腫瘤）的早期癌癥患者可以戴上這種設備，用這種設備從他們的血液中去除盡可能多的腫瘤細胞?！?/p>

Nagrath說，目前已經(jīng)有100多種用于捕獲或監(jiān)測循環(huán)腫瘤細胞的設備被提出，但它們都不能過濾大量血液。相反，這些設備被設計成接受大約一湯匙血液的單次抽取，所能提供的僅是在血流中循環(huán)的東西的快照。

Nagrath說：“那代表不了整個血液系統(tǒng)中正在發(fā)生的事情。”她說，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準的用于進行這類分析的儀器CELLSEARCH有烤箱那么大。

Nagrath的團隊將設備縮小到大約一個煙盒大小，并使它能處理更多血液。在對患有癌癥的狗進行的測試中，Nagrath的設備在大約兩個小時的時間里過濾了其全部血量的約1％至2％。他們在論文中說，通過這樣做，從每毫升血液中捕獲的腫瘤細胞數(shù)量是一系列單次抽血所能捕獲的數(shù)量的3.5倍。

Nagrath和她的同事們承認，在兩小時內通過原型設備的血量仍然太小。但該團隊表示，他們希望增加設備的吞吐量，以便人體內的所有血液可以在兩到三個小時內通過該設備。Nagrath說：“我們對如何實現(xiàn)這一目標已經(jīng)有一些想法?！?/p>

在目前的在狗身上進行了測試的原型中，血液通過氧化石墨烯納米薄片過濾，氧化石墨烯納米薄片上配備有可以與癌細胞表面結合的抗體。該系統(tǒng)還不斷將一種名為肝素的藥物注入進去，以防止血液在設備中凝結。最后，癌細胞減少了的血液——減去的癌細胞附著在納米薄片上，就像蒼蠅附著在粘蠅紙上一樣——被泵回體內。該設備中包含一個板載電源和一個用于無線通信的微控制器。

上圖較詳細地顯示了這款可穿戴設備與人體連接時是如何工作的。插圖來源：密歇根大學。

Nagrath說，將該設備在人身上進行測試之前，還需要進一步在動物身上進行測試和研究。她和團隊的目標是在未來三年內進入人體試驗階段。