一个由哈佛大学和麻省理工学院（MIT）组成的研究小组近日设计出一种小型装置，可检测出血液样本中的癌细胞，这项成果有望帮助医生快速判断癌症是否存在扩散迹象。研究报告发表在近期的Small 期刊上。
这种微流体装置只有一枚硬币大小，但可以检测到包括艾滋病病毒在内的多种病毒。据领导该项研究的哈佛大学医学院生物医学工程教授梅米特·托纳（Mehmet Toner）表示，这种装置的早期版本诞生于四年前，当时研究小组用硅制成一种微型柱头，将抗体涂在其表面，当病人血液流经这种硅柱，任何接触到柱头的癌细胞便能被抗体捕获。不过在当时，仍有一些细胞完全没有触碰到硅柱。
通过与MIT副教授Brian Wardle的合作，托纳的研究小组用碳纳米管代替硅，在这种装置中置入不同几何形状的碳纳米管簇（nanotube forest），并且每根纳米管的表面都涂满可识别癌细胞的多种抗体，由于碳纳米管的优良吸附性能，使得含有癌细胞的血液样本能充分流经该装置，最终，这种经过改良的装置捕获癌细胞的能力相比之前提高了8倍。
使用碳纳米管的另一个好处还在于，研究人员可以通过改变纳米管的几何结构使这种装置能够捕捉不同大小的物质——大到癌细胞，小至病毒。
在因癌症死亡的人中，有90%是由于癌症扩散最终导致死亡的，而扩散中的癌细胞通常很难被检测到，这种微流体装置或有望改变这种现状。
目前，托纳的小组正在致力于对该装置进行设计调整，以期能检测出艾滋病病毒。（生物谷Bioon.com）
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Small DOI: 10.1002/smll.201002076
Nanoporous Elements in Microfluidics for Multiscale Manipulation of Bioparticles
Grace D. Chen1, Fabio Fachin2, Marta Fernandez-Suarez1, Brian L. Wardle2, Mehmet Toner1
Keywords:microfluidics;carbon nanotubes;nanoporous materials;lab-on-a-chip devices;filters
Abstract
Solid materials, such as silicon, glass, and polymers, dominate as structural elements in microsystems including microfluidics. Porous elements have been limited to membranes sandwiched between microchannel layers or polymer monoliths. This paper reports the use of micropatterned carbon-nanotube forests confined inside microfluidic channels for mechanically and/or chemically capturing particles ranging over three orders of magnitude in size. Nanoparticles below the internanotube spacing (80 nm) of the forest can penetrate inside the forest and interact with the large surface area created by individual nanotubes. For larger particles (>80 nm), the ultrahigh porosity of the nanotube elements reduces the fluid boundary layer and enhances particle–structure interactions on the outer surface of the patterned nanoporous elements. Specific biomolecular recognition is demonstrated using cells (≈10 μm), bacteria (≈1 μm), and viral-sized particles (≈40 nm) using both effects. This technology can provide unprecedented control of bioseparation processes to access bioparticles of interest, opening new pathways for both research and point-of-care diagnostics.
