理化所高效循環腫瘤細胞捕獲的石墨烯芯片研究獲進展

　　循環腫瘤細胞，作為一種重要的癌癥診斷標記物，是從腫瘤原發病灶脫落，進入血管中，傳播到人體其他組織器官引起腫瘤擴散的細胞。研究發現，循環腫瘤細胞在血液轉移是目前腫瘤擴散的最重要途徑之一，與癌癥的高死亡率息息相關。然而，循環腫瘤細胞在血液中的含量非常稀少（1億個血細胞中有1-5個），很難通過常規方法將循環腫瘤細胞從血液中分離出來并加以檢測。因此，如何實現對循環腫瘤細胞的高效捕獲與特異性分離，對于癌癥的早期診斷與術后監測具有非常重要的意義。傳統的循環腫瘤細胞的分離方法主要通過修飾特異性識別分子，并進一步調節材料表面納米結構等因素，期望達到與循環腫瘤細胞進行分子識別和納米尺寸相匹配的效果。然而，目前的分離效率和純度都無法滿足臨床應用的標準。

　　近期，中國科學院理化技術研究所仿生智能界面科學實驗室通過在分子識別和拓撲相互作用的基礎上，設計具有多重匹配功能的生物界面材料，最終實現了對循環腫瘤細胞超高靈敏和高特異性檢測。該研究闡述了多重匹配的界面特性，利用還原氧化石墨烯基底的表面修飾的抗體、粗糙結構和低硬度等特性，可以實現對循環腫瘤細胞超靈敏和特異性的捕獲。更為重要的是，基底的超親水性和負電性使其具有極低的非特異性粘附。利用化學氧化法將石墨進行氧化，通用真空過濾和加熱還原的方法制備出具有粗糙結構的還原氧化石墨烯薄膜。該研究利用抗體修飾的還原氧化石墨烯基底與循環腫瘤細胞間的多重匹配作用，可以達到非常高的特異性識別捕獲，同時具有極低的背景——在制備的每2平方厘米的還原氧化石墨烯基底上只能找到一個白細胞。這種方法已成功應用于臨床，是一種簡單方便且高靈敏的檢測早期癌癥的方法，對于癌癥早期的診斷與研究具有非常重大的意義。

　　相關研究結果發表在國際材料期刊《先進材料》（Advanced Materials）。隨后國際科學媒體Nanowerk和X-MOL分別以Reduced graphene oxide platform shows extreme sensitivity to circulating tumor cells和《抗體修飾的還原氧化石墨烯薄膜用于循環腫瘤細胞高靈敏性的檢測》為題對該研究進行了報道。

　　相關研究工作得到科技部國家重點基礎研究計劃、國家自然科學基金項目、國家自然科學基金重大項目、國家高技術研究發展計劃的大力支持。

a)所制備的用于臨床實驗的檢測套盒；b)癌細胞在全血實驗中的檢測結果；c)臨床檢測中的白細胞背景數據；d)檢測片上捕獲的循環腫瘤細胞掃描電鏡圖；e)用于臨床檢測癌細胞與白細胞的熒光標準圖。