pH调控的循环肿瘤细胞捕获、释放及在线高通量分析微流控芯片

As an important tumor marker, the capture and analysis of circulating tumor cells (CTCs) is of significance for the early diagnosis of malignant tumor, disease detection, treatment and prognosis. Although the development of cell separation and enrichment methods has resolved CTCs’ separation and enrichment to a certain extent, the inherent defects of these developed methods limit their actual applications. Therefore, based on the study and actual works on cells related microfluidic chips and functional nanomaterial preparation, herein, the project applicant plans to study a microfluidic chip for pH value-regulated the capture and release of CTCs and online assay in a high-throughput manner, namely: design and preparation of "dual surface" functional polymeric nanoparticle- and nanofiber-modified indium tin oxide electrode, and using the indium tin oxide electrode as the base material to construct the microfluidic array platform. Through the integration of multiple functional units within the chip and the application of electrochemical detection methods, the project applicant plan to study pH value-regulated CTC capture and release in the chip, as well as online and high-throughput assays of CTC properties. Based on the study, also, the project applicant plans to explore and investigate the new technologies and new analysis methods for the capture, release and high-throughput analysis of CTCs in an online manner.

作为一种重要的肿瘤转移标志物，循环肿瘤细胞（CTCs）的捕获与分析对恶性肿瘤的早期诊断、病情检测、治疗和预后具有重要意义。虽然细胞分离和富集方法的发展在一定程度上解决了CTCs分离和富集的难题。但是，由于这些方法固有的缺陷限制了其应用。为此，根据项目申请人多年在微流控芯片细胞功能分析及功能纳米材料制备等方面的研究工作基础上，立项研究pH调控的循环肿瘤细胞捕获、释放及在线高通量分析微流控芯片，即：设计、制备“双面”功能聚合物纳米微球和纳米纤维修饰的氧化铟锡电极，并以其为基底材料，构建微流控芯片阵列平台。通过芯片内多功能单元的集成及电化学检测技术的应用，在芯片内研究pH调控的CTCs的可逆捕获与释放，以及在线、高通量CTCs性质的新分析方法。藉此，对CTCs捕获、释放、以及高通量在线分析的相关难题进行探索与研究。

作为一多学科研究方向，功能界面的构建已渗透于各个研究领域，特别是在界面传感构建及其应用方面的研究越来越受到人们的关注。目前，已经有许多聚合物材料被作为界面构建材料用于不同的生物学应用。然而，由于目前所用材料固有的一些缺点（表面惰性无法功能化，界面细胞活力的提升，非特异性吸附）严重制约了这些界面在生命分析中的进一步应用。我们发现新材料的合成及功能界面的构建是解决该问题的关键。鉴于此，本项目的主要研究内容是功能界面的构建。同时，我们将构建的功能聚合物材料及界面应用于分析检测（金属离子检测、农药残留、食品安全），发展了系列新的分析检测方法。主要取得了如下一些成果：.1. 设计构建了系列具有抗生物非特异性污染和抑菌的功能界面，两种功能界面可以潜在的作为抑菌和抗粘附材料应用于生物医学领域；.2. 设计构建了一种具有促进肝细胞生长的功能界面，该功能界面有望用于体外肝细胞培养，以提高人工肝生物反应器中细胞的活性；.3. 发展了系列新的分析方法用于检测细菌、金属离子、食物及植物组织叶片上的农药残留；.4. 发展了一种新的分析检测方法实现同时检测食品乳液基质中不同相中的抗氧化剂。. 通过本项目的实施，项目组提出自己的功能界面及新型分析检测方法的设计思路、合成步骤，最终构建了具有抗生物非特异性污染和抑菌，及促进肝细胞生长的功能界面，并发展了系列新的分析检测方法用于检测细菌、金属离子，农药残留以及食品安全，具有重要的理论意义及应用价值。. 受本项目的支持，项目主持人以第一或通讯作者共发表SCI论文8篇，其中，中科院二区7篇，三区1篇，其中一篇为Top期刊。合作发表SCI论文1篇，待发表SCI论文3篇。