Mikrofluidní zařízení zachycuje rakovinné buňky s 90% účinností

Cirkulující nádorové buňky (CTC) se vztahují na rakovinné buňky, které se odtrhly od primárního nádoru. Tyto nádorové buňky mohou projít krví v oběhovém systému a ukládat se do jiných orgánů, aby způsobily sekundární nádory. Detekce a následná charakterizace CTC z krve proto mohou pomoci při klinické diagnostice a léčbě různých rakovin. Ukázalo se však, že účinné zachycení CTC z krve je obtížné.

Pokroky v technologiích mikro/nanofabrikace spolu s novějšími materiály na bázi polymeru vedly k mikrofluidním systémům, které mohou detekovat CTC. Nedávné zprávy naznačují, že využitím protilátek jako zachycovacích molekul lze CTC zachytit uvnitř mikrofluidní systémy. Pak však opět začlenění protilátek do specifických oblastí do mikro velikosti vyžaduje komplexní chemické reakce a nakonec zvyšuje náklady na výrobu mikrodevizí snímacích CTC ve velkém měřítku.

Aby umožnil efektivní zachycení CTC z krve prostřednictvím nákladově efektivní snímací platformy, tým vědců vedený profesorem Masumi Yamada z postgraduální školy inženýrství v Japonsku Chiba vyvinul nová mikrofluidní zařízení, která začleňují mikrokony, což je velikost biologických buněk. Tým zahrnoval pana Yuhei Saito z Graduate School of Science and Engineering, Chiba University a Dr. Shuhei Aoyama z Denka Innovation Center, Denka Co., Ltd., Japonsko. Jejich výzkumná zjištění byla zveřejněna v časopise Laboratoř na čipu 28. května 2025.

Vědci zpočátku využívali listy polykarbonátu (PC) s mikrokonskými polími s drsností nanometru pomocí tepelné litografie nanoimprint (T-Nil)-technologii výroby založené na tepla. Konkrétně T-NIL umožnil přípravu mikrokónů, které byly v rozměrech kolem 30 mikrometrů a zabalily se do hexagonálního vzoru. Vzhledem k jejich interakcím založeným na chemii a morfologii s morfologií se mikro/nanoinženýrský PC list mohl snadno vázat na protilátky a adsorbujte protilátky.

Pro vývoj funkční mikrodevice vědci potahli vyrobené PC listy anti-lidskými epiteliálními buněčnými adhezními molekulovými protilátkami, které by mohly zachytit rakovinné buňky. PC listy byly poté vloženy mezi plochou desku a skleněnou sklíčko za vzniku mikrofluidních kanálů.

„Abychom prozkoumali dopad uspořádání mikrokonství na zachycovací chování rakovinných buněk, regulovali jsme orientační úhly mikrokonového pole v kanálech mikrogapu,“ říká prof. Yamada.

Během experimentální analýzy mikrofluidní zařízení prokázalo vysoce selektivní zachycení buněk rakoviny prsu (MCF-7) a buněk lidských plic (A549) ze vzorků krve. Zejména v zařízeních, kde byly orientační úhly mikrokónů 15 ° nebo 30 °, zůstala účinnost buněk MCF-7 více než 90% i při vysokých průtocích. Toto zjištění ukázalo, že uspořádání mikrokonství bylo klíčem k snímacím aplikacím mikrofluidního zařízení.

Nakonec, aby zdůraznili klinickou diagnostickou schopnost zařízení, provedli vědci imunostarpovací studii pomocí fluorescenční barviva detekovat specifické proteiny. Navzdory použití více činidel k fluorescenčnímu označení buněk zjistili, že rakovinné buňky zůstaly zachyceny v mikrokanálech a neunikly. Navíc, během pozorování pod fluorescenčním světlem, zachycené rakovinné buňky lze snadno odlišit od normálních buněk.

Yamada uzavírá popisování potenciálních aplikací nového diagnostického systému obsahujícího mikrokon: „Existuje mnoho technologií pro detekci rakoviny, ale byla to dlouhodobá výzva pro detekci rakovinných buněk s vysokou citlivostí pomocí minimálně invazivních metod. léčba a monitorování recidivy po léčbě. “

Dohromady tato studie odhaluje jednoduchý, nákladově efektivní a vysoce citlivý diagnostický nástroj pro detekci cirkulace rakovinné buňky v krvi.