這款可穿戴設(shè)備約有一個(gè)香煙盒那么大，上面安裝了癌細(xì)胞捕獲芯片。連接該微流體設(shè)備和病人的導(dǎo)管穿過該設(shè)備左上角的端口。

一種已在動(dòng)物身上做了測試的新型可穿戴設(shè)備可以捕獲和去除在血流中循環(huán)的腫瘤細(xì)胞。隨著進(jìn)一步開發(fā)，這種血液過濾設(shè)備可以用來診斷、甚至或許可以用來治療人的轉(zhuǎn)移性癌癥。

這款微流體設(shè)備的發(fā)明者來自來自密歇根大學(xué)，他們上周在Nature Communications上發(fā)表了一篇標(biāo)題為“A temporary indwelling intravascular aphaeretic system for in vivo enrichment of circulating tumor cells”的文章，對(duì)該設(shè)備進(jìn)行了介紹。

捕獲在血流中循環(huán)的癌細(xì)胞可以挽救生命。當(dāng)來自原發(fā)性腫瘤的細(xì)胞脫落并順著血流和淋巴系統(tǒng)移動(dòng)時(shí)，癌癥就會(huì)擴(kuò)散。進(jìn)入血流的大多數(shù)循環(huán)腫瘤細(xì)胞（簡稱CTC）會(huì)死亡，但有些會(huì)移動(dòng)到身體的新部位沉積下來并形成腫瘤。

癌癥的這種擴(kuò)散或轉(zhuǎn)移，是導(dǎo)致與癌癥相關(guān)的死亡的主要罪魁禍?zhǔn)?。“這些循環(huán)腫瘤細(xì)胞是癌癥轉(zhuǎn)移的種子?！泵苄髮W(xué)化學(xué)工程副教授、該論文的合著作者Sunitha Nagrath說。

因此，Nagrath和她的團(tuán)隊(duì)建立了一種可穿戴的、能夠識(shí)別并捕獲癌細(xì)胞德微流體機(jī)器。當(dāng)從靜脈抽取出的血液被泵入該設(shè)備時(shí)，它捕獲腫瘤細(xì)胞，然后將血液泵送回體內(nèi)。

這種微流體機(jī)器的預(yù)想目的是作為一種濾除腫瘤細(xì)胞的癌癥治療手段。除此之外，它還可以用于診斷。研究人員說，它可以估計(jì)血流中CTC的數(shù)量，或幫助表征作為CTC來源的腫瘤。

Nagrath說：“我們的目標(biāo)是將這種血液活檢概念確立為一項(xiàng)常規(guī)臨床檢測。還有很長的路要走，但最后它可能會(huì)以這樣的情形使用：正在接受手術(shù)（切除腫瘤）的早期癌癥患者可以戴上這種設(shè)備，用這種設(shè)備從他們的血液中去除盡可能多的腫瘤細(xì)胞。”

Nagrath說，目前已經(jīng)有100多種用于捕獲或監(jiān)測循環(huán)腫瘤細(xì)胞的設(shè)備被提出，但它們都不能過濾大量血液。相反，這些設(shè)備被設(shè)計(jì)成接受大約一湯匙血液的單次抽取，所能提供的僅是在血流中循環(huán)的東西的快照。

Nagrath說：“那代表不了整個(gè)血液系統(tǒng)中正在發(fā)生的事情?！彼f，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)的用于進(jìn)行這類分析的儀器CELLSEARCH有烤箱那么大。

Nagrath的團(tuán)隊(duì)將設(shè)備縮小到大約一個(gè)煙盒大小，并使它能處理更多血液。在對(duì)患有癌癥的狗進(jìn)行的測試中，Nagrath的設(shè)備在大約兩個(gè)小時(shí)的時(shí)間里過濾了其全部血量的約1％至2％。他們在論文中說，通過這樣做，從每毫升血液中捕獲的腫瘤細(xì)胞數(shù)量是一系列單次抽血所能捕獲的數(shù)量的3.5倍。

Nagrath和她的同事們承認(rèn)，在兩小時(shí)內(nèi)通過原型設(shè)備的血量仍然太小。但該團(tuán)隊(duì)表示，他們希望增加設(shè)備的吞吐量，以便人體內(nèi)的所有血液可以在兩到三個(gè)小時(shí)內(nèi)通過該設(shè)備。Nagrath說：“我們對(duì)如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)已經(jīng)有一些想法?！?/p>

在目前的在狗身上進(jìn)行了測試的原型中，血液通過氧化石墨烯納米薄片過濾，氧化石墨烯納米薄片上配備有可以與癌細(xì)胞表面結(jié)合的抗體。該系統(tǒng)還不斷將一種名為肝素的藥物注入進(jìn)去，以防止血液在設(shè)備中凝結(jié)。最后，癌細(xì)胞減少了的血液——減去的癌細(xì)胞附著在納米薄片上，就像蒼蠅附著在粘蠅紙上一樣——被泵回體內(nèi)。該設(shè)備中包含一個(gè)板載電源和一個(gè)用于無線通信的微控制器。

上圖較詳細(xì)地顯示了這款可穿戴設(shè)備與人體連接時(shí)是如何工作的。插圖來源：密歇根大學(xué)。

Nagrath說，將該設(shè)備在人身上進(jìn)行測試之前，還需要進(jìn)一步在動(dòng)物身上進(jìn)行測試和研究。她和團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是在未來三年內(nèi)進(jìn)入人體試驗(yàn)階段。