中科院联合香港城市大学开发胃癌检测微流控芯片

导言：胃癌（gastric carcinoma）是最常见的癌症之一，全球每年新增病例超过100万例，死亡人数近80万。难以早期诊断腹膜转移是胃癌预后不良的主要原因。近日，中科院联合香港城市大学开发了一种微流控技术，对胃癌细胞进行无标记的分离和表征，有助于胃癌的早期诊断。

癌细胞的分离和表征对于腹膜转移的早期诊断至关重要。然而，由于患者腹腔灌洗液中癌细胞的含量低，传统的检测方法灵敏度较低，无法满足临床需求。近日，中国科学院沈阳自动化研究所（SIA）和香港城市大学（CityU）的研究人员与中国医科大学附属第一医院的医生共同开发了一种光诱导电动力学（OEK）无标记分离和表征胃癌细胞的微流控技术，该方法具有很高的有效性和灵敏度，能快速地检测腹膜转移并获取细胞的电特性。

他们的研究结果于8月5日发表在《科学进展》杂志上，题目为“Detection and isolation of free cancer cells from ascites and peritoneal lavages using optically induced electrokinetics (OEK)”

在临床实践中，通常会进行腹水和腹膜灌洗的细胞学检查，以检测腹膜腔中的游离癌细胞。但是，病理学家很难将胃癌细胞与腹膜间皮细胞（腹水和腹膜灌洗液的主要成分）区分开。另外，细胞学检查依赖于细胞染色，这非常费时，并且会将细胞杀死。因此，迫切需要一种新的无标签，快速的诊断方法，以高灵敏度识别并分离活的胃癌细胞。

在这项研究中，研究人员开发了一种光诱导电动力学（OEK）的新型微流控芯片，从病人的腹水中分离出活的胃癌细胞，并对其电特性进行了表征。建立了细胞聚合模型和细胞膜电容溶液模型。

OEK微流控芯片用于检测腹膜转移和细胞膜电容

胃癌细胞与腹腔灌洗细胞之间的大小和电学特性差异显著。因此，OEK微流控芯片理论上可以将胃癌细胞与腹水和腹膜灌洗液分离。

（A）OEK系统的示意图。该系统由一台计算机，一台投影仪，一个聚光镜，一个信号发生器，一个三维（3D）运动台，一个电荷耦合器件（CCD）相机和OEK微流体芯片组成。（B）提取装置的示意图。连接到注射泵的塑料软管用于收集分离的细胞。（C）OEK微流体芯片的结构。该芯片由三部分组成：涂有铟锡氧化物薄膜的玻璃（ITO玻璃），用于制造微通道的双面胶带和涂覆的氢化非晶硅（a-Si：H）ITO玻璃。

通过进一步实验，研究人员成功从6名患者的腹水中分离出了胃癌细胞，纯度高达71％。与传统的临床腹膜转移检测方法相比，该新方法解决了敏感性低的问题。

这也是一种无标签，无损且快速的技术，研究人员可以在5分钟内分离并收集OEK微流控芯片中的胃癌细胞。

    他们还获得了胃癌细胞和腹膜灌洗细胞的细胞膜电容。这些数据可用作细胞标志信息的生物标记。

细胞极化模型与细胞分离

研究结果表明，OEK微流控芯片是能够检测腹水中游离的癌细胞，具有速度快，操作简便且无标记的优点，能加速诊断腹膜转移的胃癌。此外，这是OEK首次成功应用于临床胃癌腹水样品的分离。

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