基于“血糖儀+智能手機”的微流控裝置，用于嗜鉻細胞瘤的即時診斷

嗜鉻細胞瘤（PCC）是起源于腎上腺髓質、交感神經節或其他嗜鉻組織的神經內分泌腫瘤。在PCC的早期階段沒有明顯的癥狀，但在極端壓力下，患者可能出現血壓劇烈波動或神經內分泌紊亂的癥狀，嚴重者可危及生命。因此，及早發現嗜鉻細胞瘤，可為病人贏得最佳治療時間。對嗜鉻細胞瘤（PCC）的早期診斷可通過檢測循環腫瘤細胞（CTCs）實現。

據麥姆斯咨詢報道，為了實現CTCs的快速、便攜、高通量檢測，中國藥科大學李曹龍和王飛團隊將智能手機應用程序與商用便攜式血糖儀（PGM）相結合，構建了一種基于Au@CuMOF級聯酶的CTCs即時檢測微流控裝置。在該微流控系統中，研究人員采用1,4,7,10-四氮雜環十二烷-1,4,7,10-四羧酸（DOTA）和去甲腎上腺素（NE）修飾的Au@CuMOF信號探針和Fe?O?@SiO?捕獲探針對數量稀少的PCC-CTCs進行雙重識別和捕獲。

然后，Au@CuMOF級聯納米酶靶向結合CTCs，使得細胞復合物同時具有類葡萄糖氧化酶活性和類過氧化物酶活性，進一步催化葡萄糖還原，由此構建了比色法和便攜式血糖儀（PGM）雙模式的CTCs檢測法。相關研究成果以“Cascaded nanozyme-based high-throughput microfluidic device integratingwith glucometer and smartphone for point-of-carepheochromocytoma diagnosis”為題發表在Biosensors and Bioelectronics期刊上。

一種同時捕獲和識別CTCs的微流控裝置原理圖



Au@CuMOF納米盒的級聯納米酶活性

微流控裝置的設計是在計算機輔助設計（CAD）軟件中完成的，然后通過傳統的軟光刻工藝制作而成。該微流控平臺將多重通道集成到單個芯片中，可同時檢測六種不同的病人樣本。每個獨立的檢測單元都包含一個微混合器通道（Ф = 0.5毫米）、分離室（4毫米 × 3毫米）和可視檢測室（直徑0.6厘米）。此外，微流控陣列芯片有六個樣品入口用于采集細胞混合物樣品，三個3,3',5,5'-四甲基聯苯胺（TMB）入口用于視覺分析，六個出口用于基于PGM的葡萄糖檢測。

為了驗證陣列微流控裝置的磁分離性能，研究人員通過顯微鏡成像研究了Fe?O?@SiO?-NE捕獲探針對隔離通道中PC12細胞的原位捕獲能力。NE功能化的納米探針可以通過NE與目標CTCs上表達的去甲腎上腺素轉運蛋白（NET）之間的選擇性相互作用特異性地靶向PC12細胞。

在外加磁場的作用下，細胞/探針復合體被截留在分離通道的底部，實現了對CTCs的精確捕獲和分離。隨著液體流動時間的延長，捕獲效率逐漸提高，在分離通道中30分鐘時達到最高。結果表明，結合磁場的微流控策略可以在復雜環境中原位捕獲PCC-CTCs，從而實現進一步的臨床檢測和早期診斷。

微流控芯片捕獲CTCs的表征

總體而言，便攜式血糖儀、智能手機和陣列微流控芯片的結合，使PCC的快速、便攜、高通量診斷成為可能，為各種癌癥的傳統液體活檢診斷提供了一種方便、可靠的替代方案。

論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116105



審核編輯：劉清