微流控芯片上的癌症检测技术

当你听到癌症这个词时，你会想起悲伤的感觉。大多数患者认为，如果他们患有这种疾病，他们的生存机会就会减少，这是死亡倒计时的开始。大多数人只知道最常见的治疗方法，例如化学疗法（使用药物杀死癌细胞）、放射线（用于破坏癌细胞并破坏癌细胞的 DNA 以停止分裂和生长）以及切除癌组织的手术。他们想象失去头发并在医院呆上几周甚至几个月。但癌症到底是什么？有治疗方法吗？生存的机会有多大？

根据加拿大癌症协会的说法，所有类型的癌症都始于我们的细胞。我们有很多细胞，事实上，有数万亿个细胞聚集在一起形成组织和器官，如肌肉、骨骼、肺、肝脏等。在每个细胞内，我们的基因向细胞提供有关何时生长、工作、分裂甚至死亡的指令。我们的细胞遵循这些指示来保持我们的健康。然而，当指令混淆时，我们的细胞生长和分裂就会失去控制。当异常细胞生长和分裂时，它们会形成称为肿瘤的肿块。肿瘤可以归类为非癌性肿瘤，它们停留在一个地方并且不会扩散。或者癌变并生长到附近的组织并扩散到身体的其他部位。

癌症网 研究人员估计，233,900 年加拿大将新增 85,100 例癌症病例，2022 例癌症死亡。加拿大统计局记录了加拿大各地的死亡人数以及加拿大人死于的主要疾病。主要原因包括癌症（28.2%）、心脏病（18.5%）和其他疾病（29.4%）。  癌症网 建议，癌症越早诊断和治疗，结果就越好。因此，早期检测对于控制和治疗癌症至关重要。

早期检测方法也称为“癌症筛查”。这意味着，即使在没有任何症状的情况下也能发现癌细胞或组织，方法可能包括每年一次的乳房X光检查、子宫颈抹片检查和结肠镜检查，这些方法可能会发现早期的乳腺癌、宫颈癌和结肠癌。然而，基因检测、液体活检、改进的成像技术以及基于数据和特定高人群的预测分析等新方法现在已经可用并获得关注。

尽管上述早期检测技术很好，但我相信，如果我们能够使用简单易用的设备（类似于血糖仪来监测血糖水平）来检测癌症，那就更好了。患者可以在家中、医生办公室或医院使用该设备。因为它简单，所以价格也足够便宜，适合每个人使用。

美国的一组大学研究人员开发了一种设备，可以使用新型微流控芯片从患者的血液样本中分离出单个癌细胞，该芯片可以将癌细胞与全血或最低限度稀释的血液分离。研究人员指出，目前检测血液中循环癌细胞的方法价格昂贵，许多研究实验室或医院都无法承受。据他们介绍，新的微流体装置价格便宜，而且由于不需要太多的样本制备或稀释，因此快速且易于使用。他们的设备根据血液中发现的各种细胞类型的大小来分离它们。他们报告说，从血液中分离循环肿瘤细胞并不是一件容易的事，因为这些细胞的数量极少。对于许多癌症，循环细胞的存在水平接近十亿分之一血细胞。

研究人员使用微流体技术作为液体中细胞检测的传统方法的替代方法。这些设备要么使用标记来捕获漂浮的目标细胞，要么利用目标细胞的物理特性（主要是尺寸）将它们与液体中存在的其他细胞分开。

他们的设备不仅可用于分离循环肿瘤细胞 (CTC)，还可用于 RNA 和 DNA 的分子诊断、微流体通道中的肿瘤生物学研究以及高通量筛选，例如用于药物筛选的细胞阵列、血液蛋白检测和单细胞捕获。

目前用于癌症早期检测和诊断的微流体技术有哪些？ 以下是不同研究中引用的有前途的技术。

1. 循环肿瘤细胞 (CTC) 的分离、捕获和鉴定
2. DNA微阵列
3. 微流控芯片上的细胞图案
4. 通过磁性沉积分析检测癌细胞
5. 通过光力进行细胞分选
6. 毛细管电泳检测癌症相关突变
7. 芯片上的癌细胞迁移——癌细胞的运动
8. 高通量微流体细胞检测
9. 芯片上活细胞检测
10. 癌症生物标志物的多重检测
11. 用于单细胞筛选的液滴微流体
12. 用于药物筛选的单细胞阵列
13. 长期片上细胞培养
14. 癌细胞生物学的芯片研究

迄今为止，大多数使用微流控芯片的癌症检测技术仍处于大学和研究机构的研究阶段。许多处于早期阶段的公司已经开始出现并正在进行原型设计。其他人正在进行临床测试。尽管早期癌症检测具有巨大潜力，但在产品开发过程中仍遇到一些固有的挑战。成功商业化的障碍包括开发成本、将检测转化为微流控芯片的技术问题、设备生产的可重复性以及扩大生产的问题。

从积极的角度来看，这些挑战可以在一段时间内得到克服。在不久的将来，用于早期癌症检测的微流体设备以及目前可用的其他治疗方法将成为人类对抗这种疾病的一大胜利。

文献参考：

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190225145635.htm
https://cancer.ca/en/cancer-information/what-is-cancer/how-cancer-starts-grows-and-spreads
https://cancer.ca/en/research/cancer-statistics/cancer-statistics-at-a-glance
https://www150.statcan.gc.ca/t1/tbl1/en/tv.action?pid=1310039401

洛伦佐·古铁雷斯 星鱼医疗 微流体经理。 Lorenzo 在将护理点检测转化为微流控盒方面拥有丰富的经验。 他的微流体产品组合包括在 Chipcare 开发用于早期婴儿诊断的多价仪器。



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• Sumber: https://starfishmedical.com/blog/cancer-detection-technologies-on-microfluidic-chips/