手持癌细胞检测仪

新华社华盛顿11月20日电 （记者林小春）美国研究人员20日在美国《科学转化医学》杂志上报告说，他们开发出的一种微芯片可简单、快速地检测人体体液中是否存在癌细胞，这一成果将有助于早期的癌症诊断。 癌变细胞的变形能力要比正常细胞大得多。研究人员利用癌变细胞的这一特征开发出一种有多个小孔的微芯片，从胸水提取的细胞进入这些小孔后会撞上芯片的“墙壁”弹回而发生变形，变形程度会被高速成像设备记录下来，以每秒100个细胞的速度分析,从而判断是否存在癌细胞。 领导研究的美国加利福尼亚大学洛杉矶分校教授饶建宇对新华社记者说，他们利用微芯片检测了100多个样本，结果100％地找出了癌变样本。而现有的癌症检查方法通常只能检测出80％到90％。下一步，他们将开展更大规模的临床试验。 饶建宇说，目前的癌症检查往往是间接地判断癌变细胞的一些行为特征，如浸润性和转移能力、对药物的敏感性等，一般要先对细胞进行固定处理再染色，或提取DNA及蛋白成分等进行分析，程序多而复杂，但所得结果往往是片面和间接的。 而微芯片技术则是直接判断癌变细胞的物理及行为特征，无需对细胞处理或染色，因此简单而快速，也更加精确。饶建宇说：“这就好像判断一个人的角斗能力，光看高矮胖瘦或家庭背景等也许有一些帮助但不够，而直接的比赛是最管用的。” 他说：“人们谈癌色变往往是由于癌细胞具有浸润和转移的共性，同时又有千变万化的个性，因此以直接的方法来判断癌细胞的物理及行为特征尤为重要，这使得我们对癌细胞的认识更直接、全面和准确，对癌症的诊断由此上了一个新平台。”

http://photocdn.sohu.com/20120710/Img347740451.jpg 加州大学洛杉矶分校的工程师们开发了一种全新的光学显微镜，显微镜上配备了世界上最快速的相机，可用于探测“流氓”癌细胞。　　【搜狐科学消息】据国外媒体报道，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的工程师们近日研制出了一款世界上最快速的相机，可用于探测难以捉摸的“流氓”癌细胞。这一科研成果的研究报告发表在了最新一期的《美国国家科学院院刊》上。　　从大量各类正常细胞中识别和分离出一些罕见细胞对于某些疾病的早期发现、监测和治疗来说正在变得越来越重要。这些罕见细胞中，在体内自由移动的癌细胞就是一个很好的例子。通常情况下，在10亿个健康细胞中也只有一小撮癌细胞，然而它们会抢先转移，癌细胞扩散导致癌症患者的死亡率高达约90%。这样的“流氓”细胞除了癌细胞以外，还包括用于再生医学的干细胞及其它类型的细胞。不幸的是，检测这样的细胞是很困难的。要取得良好的统计准确性需要一台自动化、高通量的仪器，可以在相当短的时间内对数以百万计的细胞进行检测。配备了数码相机的显微镜是目前分析细胞的唯一设备，但是该设备对于这项研究来说速度显得太慢了。　　现在，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的工程师们开发了一种全新的光学显微镜，可以让这项艰巨的任务变得轻松许多。加州大学洛杉矶分校电气工程学院的工程师巴赫拉姆•贾拉利(Bahram Jalali)说：“为了抓拍到这些难以捉摸的细胞，相机必须具备在非常高的帧速率下持续捕获并对数百万张图像进行数字化处理的能力。传统的CCD和CMOS摄像头达不到这样的速度和灵敏度，因为从像素阵列读取数据需要时间，它们在速度极快的情况下对光变得不那么敏感。”　　目前的流式细胞仪具有较高的通量，但是因为它依靠单点的光散射而不是拍照，在检测非常罕见的细胞类型时还不够灵敏，比如对于那些目前处于早期阶段或癌细胞转移前的癌症患者不适用。为了克服这些限制，巴赫拉姆•贾拉利和UCLA的的生物工程学副教授迪诺•迪•卡罗（ Dino Di Carlo）领导的一个包括生物技术、光学、高速电子和微流体的跨学科研究团队开发出了高通量流式光学显微镜，这款显微镜非常灵敏，具备实时探测含量为百万分之一的罕见细胞的能力。　　贾拉利的团队以他们在2009年创建的光子时间飞梭相机技术为基础，研制出了世界上最快的连续运行的相机。贾拉利、迪•卡罗和他们的同事在报告中描述了他们如何将这台相机与先进的微流体和实时图像处理技术进行整合，以对血液样本中的细胞进行分类。新的血液筛查技术每秒可筛查10万个细胞，比传统的基于成像的血液分析仪高出约100倍的通量。迪•卡罗说：“这项科研成果需要与一些尖端技术进行整合，通过生物工程部门、电气工程部门和加州纳米技术研究院的合作，并采用了UCLA细胞诊断学部门开发的重要的技术基础设施。”贾拉利和迪•卡罗均是加州大学洛杉矶分校的加州纳米技术研究院的成员。　　他们的研究演示了如何实时辨别血液中罕见的乳腺癌癌细胞。初步结果表明，这种新技术有可能迅速地在大量血液中检测到极稀少的循环癌细胞，并将提高癌症早期检测、监测药物和放射治疗的效率。加州大学洛杉矶分校的电气工程和生物工程的项目经理本田惠介(Keisuke Goda)说：“这项技术可以大大减少错误，并将降低医疗诊断成本。”　　研究人员通过将实验室生长的癌细胞与模拟现实生活中的病人的不同比例的血液进行混合得到了检测结果。加州纳米技术研究院的一名成员格达（Goda）说：“为了进一步验证该技术的临床应用效果，我们目前正在与临床医生合作进行临床试验。这项技术也将可能用于进行尿液分析、水质监测和相关的应用。”（尚力）

记者5月26日从南开大学获悉，该校物理科学学院田建国、刘智波研究组利用全内反射下石墨烯对介质折射率异常敏感的光学现象，实现了超灵敏单细胞实时流动传感。这一成果可以使癌细胞在形成之初即被精确“光测”出来，将为癌症预防提供一条新途径。 石墨烯是一种呈蜂巢状排列的单层碳原子结构，是目前已知的最薄、最坚硬的纳米材料。在全内反射这种特殊的结构下，对于介质折射率异常灵敏是石墨烯材料的重要特性之一。田建国、刘智波领导的研究组发现，折射率的灵敏度与石墨烯的层数有极大关系，并且层数有一个最优值。他们通过与南开大学化学学院陈永胜课题组合作，不断控制石墨烯的层数，最终制出厚度为8个纳米的石墨烯材料，其折射率的灵敏度和分辨率达到目前国际上最高水平。 在此基础上，课题组结合微流体技术和病变细胞的折射率差异，将这一超高的折射率灵敏度成功应用于单细胞传感。记者在实验室看到，实验人员将制备出的8纳米厚石墨烯均匀铺于一块三棱镜的一面，紧贴石墨烯上方建有一条细胞通道。实验时，一束光从棱镜一面射入，穿透石墨烯照射在细胞通道上，反射光从棱镜另一面射出。实验人员通过光电转化，即可得到一份波形图。如果细胞通道中存在癌细胞，则波形图上将会呈现出明显的波峰。即使数千个正常细胞中有一个发生了病变，这种“光测”方法都可以将其准确识别出来。 该课题组论文已在国际纳米科学技术领域权威刊物《Nano Letters》上发表，美国著名的纳米技术与纳米科学网进行了同步报道。