導(dǎo)言：胃癌（gastric carcinoma）是最常見的癌癥之一，全球每年新增病例超過100萬例，死亡人數(shù)近80萬。難以早期診斷腹膜轉(zhuǎn)移是胃癌預(yù)后不良的主要原因。近日，中科院聯(lián)合香港城市大學開發(fā)了一種微流控技術(shù)，對胃癌細胞進行無標記的分離和表征，有助于胃癌的早期診斷。

癌細胞的分離和表征對于腹膜轉(zhuǎn)移的早期診斷至關(guān)重要。然而，由于患者腹腔灌洗液中癌細胞的含量低，傳統(tǒng)的檢測方法靈敏度較低，無法滿足臨床需求。近日，中國科學院沈陽自動化研究所（SIA）和香港城市大學（CityU）的研究人員與中國醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院的醫(yī)生共同開發(fā)了一種光誘導(dǎo)電動力學（OEK）無標記分離和表征胃癌細胞的微流控技術(shù)，該方法具有很高的有效性和靈敏度，能快速地檢測腹膜轉(zhuǎn)移并獲取細胞的電特性。

他們的研究結(jié)果于8月5日發(fā)表在《科學進展》雜志上，題目為“Detection and isolation of free cancer cells from ascites and peritoneal lavages using optically induced electrokinetics (OEK)”

在臨床實踐中，通常會進行腹水和腹膜灌洗的細胞學檢查，以檢測腹膜腔中的游離癌細胞。但是，病理學家很難將胃癌細胞與腹膜間皮細胞（腹水和腹膜灌洗液的主要成分）區(qū)分開。另外，細胞學檢查依賴于細胞染色，這非常費時，并且會將細胞殺死。因此，迫切需要一種新的無標簽，快速的診斷方法，以高靈敏度識別并分離活的胃癌細胞。

在這項研究中，研究人員開發(fā)了一種光誘導(dǎo)電動力學（OEK）的新型微流控芯片，從病人的腹水中分離出活的胃癌細胞，并對其電特性進行了表征。建立了細胞聚合模型和細胞膜電容溶液模型。

OEK微流控芯片用于檢測腹膜轉(zhuǎn)移和細胞膜電容

胃癌細胞與腹腔灌洗細胞之間的大小和電學特性差異顯著。因此，OEK微流控芯片理論上可以將胃癌細胞與腹水和腹膜灌洗液分離。

（A）OEK系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)由一臺計算機，一臺投影儀，一個聚光鏡，一個信號發(fā)生器，一個三維（3D）運動臺，一個電荷耦合器件（CCD）相機和OEK微流體芯片組成。（B）提取裝置的示意圖。連接到注射泵的塑料軟管用于收集分離的細胞。（C）OEK微流體芯片的結(jié)構(gòu)。該芯片由三部分組成：涂有銦錫氧化物薄膜的玻璃（ITO玻璃），用于制造微通道的雙面膠帶和涂覆的氫化非晶硅（a-Si：H）ITO玻璃。

通過進一步實驗，研究人員成功從6名患者的腹水中分離出了胃癌細胞，純度高達71％。與傳統(tǒng)的臨床腹膜轉(zhuǎn)移檢測方法相比，該新方法解決了敏感性低的問題。

這也是一種無標簽，無損且快速的技術(shù)，研究人員可以在5分鐘內(nèi)分離并收集OEK微流控芯片中的胃癌細胞。

    他們還獲得了胃癌細胞和腹膜灌洗細胞的細胞膜電容。這些數(shù)據(jù)可用作細胞標志信息的生物標記。

細胞極化模型與細胞分離

研究結(jié)果表明，OEK微流控芯片是能夠檢測腹水中游離的癌細胞，具有速度快，操作簡便且無標記的優(yōu)點，能加速診斷腹膜轉(zhuǎn)移的胃癌。此外，這是OEK首次成功應(yīng)用于臨床胃癌腹水樣品的分離。

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