通过微流体改善癌症诊断

Raphael Pollock博士为世界上最好的外科肿瘤学家之一赢得了肉瘤的最艰难的癌症的患者之一。这些肿瘤经常在逆床的最深刻的凹槽中开始，腹部的一部分，其中肾脏，胰腺和下腔静脉位于腹腔。

俄亥俄州立大学综合癌症中心主任，波洛克在手术室30年的经验自然导致他在手术前思考措施，特别是如果有更好的诊断方法或检测肉瘤。在2019年初，他利用俄亥俄州国家的科学广度和深度来调查他在休斯顿MD安德森癌症中心进行的基于研究的新诊断方法。他伸手去散城普拉克，机械和航空航天工程副教授和微流体专家。

目前，有两种主要选项可以在腹部深深的肿瘤中获取肿瘤的诊断活检：全身麻醉下的侵入性手术;或利用计算机断层扫描（CT）扫描的方法，以引导长针穿过皮肤从质量获取组织。两者都很昂贵，需要时间安排。

“我一直对患有外来的角色在癌症的蔓延中的作用感兴趣，”波洛克说。外泌体是含有分泌细胞的组分蛋白，DNA和RNA的细胞外囊泡。它们可以影响它们互动的其他细胞的功能和行为。直到最近，他们被视为仅仅是细胞废物产品，没有太多的临床研究相关性。

“我们了解到，外来体内有许多东西可以与细胞相互作用肿瘤微环境，“他补充道。”然后他们在血液中传播在身体的其他部位。“

因此，Pollock要求PRAKASH如果可能是从外周血样品中提取这些外来的有效方法以获得可用于诊断体内深处肿瘤的内容物。微流体专家很有兴趣。

“我了解到，常常被肉瘤被诊断出来，疾病状态非常先进，”普拉克斯说。“分离这些循环生物标志物的值是早期的检测。预后与早期的检测和诊断更好。”

在过去，Pollock采用超速离心来分离出血液的外泌体，但它是艰巨且昂贵的。他和Prakash审查了文献，实现了几种不同的工程概念，可以利用来改善过程。

首先是基于尺寸的过滤，因为外部大小是非常特异性的。Prakash之前的水处理研究可用于开发微流体过滤系统。它们的第二个焦点区域靶向表面标记或蛋白质，其具有单克隆抗体，以连接，固定和提取外泌体。

Duo的原型微流体装置整合基于尺寸的分离，然后在一个过程中基于免疫亲和基于免疫亲和的细胞外囊捕获。他们还在探索使用电荷来增强外来过滤。

Prakash和Pollock已提交两份稿件 - 其中一份稿件最近发表于此微机电系统杂志CHINESE- 在时间，产量和纯度方面，它们的设备比超速离心更有效。

该协作只是工程学院与俄亥俄州州立大学综合癌症中心 - 詹姆斯癌医院和单独研究所的新兴伙伴关系的最新榜样。

“这些循环生物标志物是血液总体选区的一小部分，”Prakash。“真正的工程挑战是从干草堆中提取那个众所周知的针头。你如何对它进行排除并得到右针。”

由纳米咖啡料阵列膜分离的微流体通道的分解图。虚线表示用于SEM表征该设备的横截面，如绝片。

只有一部分捕获的外泌体可能已连接到肿瘤上，因此在血液样本内尽可能多地捕获至关重要。

超出手稿，研究团队正在加强提交提案。巧合的是，国家癌症研究所现在正在寻求专注于开发新方法以提取外来的新方法，以调查货物内部是否可以适用于生物标志物癌症。

“我们现在处于一个真正钻取到设备的工程概念的位置，”波洛克说。

他补充说，虽然这种类型的设备可以应用于许多类型的癌症，但它对于Sarcoma诊断特别有利。

他解释说：“经过长时间的操作去除确诊的肿瘤，扫描扫描很难分化肿瘤复发，”他解释说。“但如果您可以在血液中检测到肿瘤释放的东西，那么为您提供更高的怀疑您可以在扫描中看到的疑录。

“而不是依赖于几个月重复扫描以确定尺寸增加或减少，我们可以在较早的复发体积小且更容易治疗时才能识别复发。我们对潜力非常兴奋。”

展望未来，Prakash和Pollock希望建立一个系统的临床试验。虽然在临床试验中不能使用的原型设备中没有任何内容，但Prakash表示将需要一些优化。

“这是一个完全合作伙伴关系，”波洛克说。“没有相互兴趣和沟通可能性的机会，这一切都没有发生这种情况。”

研究团队包括机械和航空航天工程博士生Prashanth Mohana Sundaram，以及Lucia Casadei，Gonzalo Lopez，Danielle Braggio和Gita Balakirsky来自综合性癌症中心。

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