循環(huán)腫瘤細(xì)胞（Circulating Tumor Cell，CTC）的檢測(cè)工作在臨床診療與科研探索中占據(jù)關(guān)鍵地位，具體可應(yīng)用于腫瘤轉(zhuǎn)移情況監(jiān)測(cè)、治療方案的制定與調(diào)整以及患者預(yù)后效果評(píng)估等場(chǎng)景。不過，由于 CTC 在外周血液中的含量極低，導(dǎo)致其富集操作存在較大難度。目前已有的 CTC 檢測(cè)方法仍面臨不少問題，比如檢測(cè)靈敏度難以滿足需求、實(shí)驗(yàn)操作流程繁瑣，而且要實(shí)現(xiàn)高精度的 CTC 檢測(cè)，往往需要依靠?jī)r(jià)格高昂的儀器設(shè)備與試劑，這在一定程度上限制了其廣泛應(yīng)用。

為進(jìn)一步提升 CTC 檢測(cè)的靈敏度，科研人員嘗試將多種等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)融入檢測(cè)體系。舉例來說，將滾環(huán)擴(kuò)增技術(shù)與表面增強(qiáng)拉曼散射技術(shù)、特異性核酸適體相結(jié)合，能夠達(dá)成對(duì) CTC 的超靈敏檢測(cè)，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn) CTC 的無損回收。在各類技術(shù)中，動(dòng)態(tài) DNA 技術(shù)（像 DNAwalker）憑借其出色的可控性與功能多樣性，展現(xiàn)出成為實(shí)現(xiàn) CTC 高靈敏檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的潛力，并且這類技術(shù)在信號(hào)傳輸與信號(hào)放大研究領(lǐng)域也具有重要的科研意義。

然而，當(dāng)前關(guān)于動(dòng)態(tài) DNA 技術(shù)的研究仍存在兩個(gè)主要瓶頸：一方面，現(xiàn)有的 DNAwalker 大多依賴隨機(jī)無序的運(yùn)動(dòng)軌道，這使得其步行動(dòng)力學(xué)性能與運(yùn)動(dòng)連續(xù)性受到限制，而部分性能較好的 DNAwalker 又需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高度有序軌道，增加了研發(fā)難度；另一方面，現(xiàn)有 DNAwalker 在每次酶切反應(yīng)過程中，通常只能釋放一個(gè)或少量信號(hào)探針，信號(hào)放大的效率還有待進(jìn)一步提高。

測(cè)流免疫測(cè)定（Lateral flow immunoassay，LFIA）作為一種常用的即時(shí)檢測(cè)技術(shù)，擁有諸多突出優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)操作簡(jiǎn)單便捷，無需操作人員接受專業(yè)培訓(xùn)，也不需要借助復(fù)雜的儀器；檢測(cè)速度快，能夠?yàn)榧膊≡\斷節(jié)省寶貴時(shí)間；同時(shí)，它還具有成本效益高、在室溫環(huán)境下穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，非常適合在資源有限的地區(qū)推廣使用。若能將 LFIA 技術(shù)與先進(jìn)的手持式檢測(cè)儀器相結(jié)合，有望替代當(dāng)前精準(zhǔn)檢測(cè)過程中所依賴的高價(jià)設(shè)備，大幅降低檢測(cè)成本，進(jìn)而推動(dòng) CTC 檢測(cè)技術(shù)在基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及大規(guī)模人群篩查中的普及應(yīng)用。

針對(duì)當(dāng)前 CTC 檢測(cè)中存在的靈敏度不足、操作復(fù)雜以及設(shè)備成本高昂等問題，本研究開發(fā)了一種高性能的無線細(xì)胞傳感器平臺(tái)（具體結(jié)構(gòu)見示意圖 1），該平臺(tái)具有兩大核心創(chuàng)新點(diǎn)：

其一，仿生蒲公英等溫放大系統(tǒng)（Bionic Dandelion Isothermal Amplification System，BDIAS）。該系統(tǒng)由仿生蒲公英納米顆粒（Biomimetic Dandelion Nanoparticle，BDNP）和六足 DNAwalker 共同構(gòu)成。其中，BDNP 以 AuFe Janus 納米顆粒（AuFe JNPs）為基礎(chǔ)，與蒲公英種子狀 DNA 大分子共同組裝而成。AuFe JNPs 所具備的非對(duì)稱 Janus 結(jié)構(gòu)，使其擁有較大的比表面積，這一特性顯著提高了熒光信號(hào)探針（Fluorescence Signal Probe，F(xiàn)SP）的負(fù)載效率。而六足 DNAwalker 不僅在每次酶促切割反應(yīng)中能夠高效釋放大量 FSP，而且在步行動(dòng)力學(xué)性能與運(yùn)動(dòng)連續(xù)性方面，相較于傳統(tǒng) DNAwalker 設(shè)計(jì)有了明顯提升。

其二，無線 LFIA 試紙分析儀。該分析儀整合了 XYZ 真彩光學(xué)傳感器與藍(lán)牙 5.1 系統(tǒng)芯片，能夠精準(zhǔn)分析試紙條檢測(cè)線上的熒光強(qiáng)度，并在 1 秒內(nèi)將檢測(cè)信號(hào)傳輸至智能手機(jī)，方便操作人員讀取檢測(cè)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本研究研發(fā)的無線細(xì)胞傳感器平臺(tái)在 5~1000 cells/mL 的濃度范圍內(nèi)，能夠準(zhǔn)確檢測(cè) MCF-7 細(xì)胞，其最低檢測(cè)限可達(dá)到 1.58 cells/mL，并且在實(shí)際應(yīng)用過程中展現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性?？傮w來看，該無線細(xì)胞傳感器平臺(tái)為 CTC 檢測(cè)提供了一種靈敏度高、操作便捷且成本較低的解決方案，有效促進(jìn)了 CTC 檢測(cè)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究階段向臨床實(shí)際應(yīng)用階段的轉(zhuǎn)化。

文獻(xiàn)鏈接

https://doi.org/10.1021/acsnano.5c03586

來源：生物傳感器