癌症患者血循环肿瘤细胞装置的应用研究

Although the cancer mortality rate increased year by year, the lacking of effective methods in early stage diagnosis, treatment monitoring and follow-up is always the bottleneck in modern medical practice. When traditional radiology is able to image the tutor, the size of tumors is usually in the diameter of 0.8 to 1.0 cm. Even at very early state, cancer is capable to metastasis, which is the major cause of death in cancer patients. In 2004, FDA of United States approved the first medical equipment "CellSearch" that is used to test the cancer patients`s circulating tumor cell (CTC) in peripheral blood. This breakthrough provides innovative monitoring method to certain cancers. But the expense of this technology is a heavy burden on patients ($700 per sample) and the testing period is relative long (2 hours per sample), which strongly impedes its applications.Based on this fact, we propose a new design strategy which integrating sinusoidal microfluid, fluorescence testing instrument and image-based recognition device. We further improve the testing procedures and efficience, which will largely lower the cost and testing time. This application research will drive the marketing of Chinese CTC medical apparatus that will provide a powerful monitoring to cancer patients and a source of cancer cells to researchers.

癌症发病率和死亡率逐年上升，而大部分癌症的早期诊断、治疗检测和随访都缺乏行之有效的检测手段。当传统影像学发现肿瘤时，癌症通常已生长至直径0.8-1.0cm。同时，癌症在发生发展的早期就有转移的可能；而癌症转移是导致癌症患者死亡的主要原因。2004年，美国FDA批准了世界上第一款用于检测癌症患者外周血循环肿瘤细胞仪器CellSearch。它的诞生为有效监控肿瘤进展提供了利器。但是，其检测费用昂贵（700美元/样品）、检测时程长（2小时/样品）等因素严重制约了它的应用。有鉴于此，我们利用学科交叉的团队优势，创新运用MEMS正弦微流体检测原理，一体化智能化检测过程，改进工艺流程，增强检测效能。本应用研究将大幅降低检测费用和世界，并将极大地促进相应医疗器械上市，为癌症患者的早期检测提供强大工具并为小量血液来源的癌细胞研究提供宝贵素材。

癌症是当今发病率和死亡率最高的恶性疾病之一，而大部分癌症的早期诊断、治疗检测和随访都缺乏行之有效的检测手段。大部分患者死于癌症的复发和转移。血液中的循环肿瘤细胞（Circulating Tumor Cells, CTCs）被证实可用于癌症检测、预后评价、及转移的监测。本项目创新运用MEMS微流体检测原理，搭建了CTCs检测平台，设计、制备了基于微流控检测原理的多款CTC分析、检测微器件，初步实现了CTC细胞的高效检出与分选。首先，在全血样品处理模块，本项目研发了新型的红细胞裂解液，实现了红细胞的有效去除；在微流控芯片模块方面，本项目分别设计、制备了用于CTC分析、分离的微混合器、在雷诺数为15时，混合效率达到了96%。同时，采用基于SU-8光刻胶和PDMS的软光刻工艺，制备了微流控芯片。在肿瘤细胞筛选方面，本项目首先系统深入研究了基于细胞尺寸的CTC分选技术，并基于微流控芯片原理，设计、制备了两种CTC微流控分选芯片，初步实现了全血样品中CTC的分离。本项目共发表学术论文13篇（其中SCI论文6篇），申请国内发明专利5项（其中2项已授权），国际发明专利3项，并初步实现了研究成果的转化与应用。