理化所高效循環(huán)腫瘤細胞捕獲的石墨烯芯片研究獲進展

　　循環(huán)腫瘤細胞，作為一種重要的癌癥診斷標記物，是從腫瘤原發(fā)病灶脫落，進入血管中，傳播到人體其他組織器官引起腫瘤擴散的細胞。研究發(fā)現(xiàn)，循環(huán)腫瘤細胞在血液轉(zhuǎn)移是目前腫瘤擴散的最重要途徑之一，與癌癥的高死亡率息息相關(guān)。然而，循環(huán)腫瘤細胞在血液中的含量非常稀少（1億個血細胞中有1-5個），很難通過常規(guī)方法將循環(huán)腫瘤細胞從血液中分離出來并加以檢測。因此，如何實現(xiàn)對循環(huán)腫瘤細胞的高效捕獲與特異性分離，對于癌癥的早期診斷與術(shù)后監(jiān)測具有非常重要的意義。傳統(tǒng)的循環(huán)腫瘤細胞的分離方法主要通過修飾特異性識別分子，并進一步調(diào)節(jié)材料表面納米結(jié)構(gòu)等因素，期望達到與循環(huán)腫瘤細胞進行分子識別和納米尺寸相匹配的效果。然而，目前的分離效率和純度都無法滿足臨床應(yīng)用的標準。

　　近期，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所仿生智能界面科學(xué)實驗室通過在分子識別和拓撲相互作用的基礎(chǔ)上，設(shè)計具有多重匹配功能的生物界面材料，最終實現(xiàn)了對循環(huán)腫瘤細胞超高靈敏和高特異性檢測。該研究闡述了多重匹配的界面特性，利用還原氧化石墨烯基底的表面修飾的抗體、粗糙結(jié)構(gòu)和低硬度等特性，可以實現(xiàn)對循環(huán)腫瘤細胞超靈敏和特異性的捕獲。更為重要的是，基底的超親水性和負電性使其具有極低的非特異性粘附。利用化學(xué)氧化法將石墨進行氧化，通用真空過濾和加熱還原的方法制備出具有粗糙結(jié)構(gòu)的還原氧化石墨烯薄膜。該研究利用抗體修飾的還原氧化石墨烯基底與循環(huán)腫瘤細胞間的多重匹配作用，可以達到非常高的特異性識別捕獲，同時具有極低的背景——在制備的每2平方厘米的還原氧化石墨烯基底上只能找到一個白細胞。這種方法已成功應(yīng)用于臨床，是一種簡單方便且高靈敏的檢測早期癌癥的方法，對于癌癥早期的診斷與研究具有非常重大的意義。

　　相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在國際材料期刊《先進材料》（Advanced Materials）。隨后國際科學(xué)媒體Nanowerk和X-MOL分別以Reduced graphene oxide platform shows extreme sensitivity to circulating tumor cells和《抗體修飾的還原氧化石墨烯薄膜用于循環(huán)腫瘤細胞高靈敏性的檢測》為題對該研究進行了報道。

　　相關(guān)研究工作得到科技部國家重點基礎(chǔ)研究計劃、國家自然科學(xué)基金項目、國家自然科學(xué)基金重大項目、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃的大力支持。

　　文章鏈接

　　a)所制備的用于臨床實驗的檢測套盒；b)癌細胞在全血實驗中的檢測結(jié)果；c)臨床檢測中的白細胞背景數(shù)據(jù)；d)檢測片上捕獲的循環(huán)腫瘤細胞掃描電鏡圖；e)用于臨床檢測癌細胞與白細胞的熒光標準圖。