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微流控结合微波技术,实现更精确的癌症筛查

来源:麦姆斯咨询 2019-10-24 13:02

 

 

为了检测恶性肿瘤或监测癌症治疗的有效性,必须提取病人的组织,送到实验室,由病理学家染色并分析,这一过程可能需要花费数天才能完成,并且有可能会出现人为错误。

理海大学(Lehigh University)材料科学与工程系助教Xuanhong Cheng,以及电气工程与计算机系的教授James Hwang萌生了一些不一样的想法。

两位工程师展望未来,设想利用微波技术表征小型微流控装置捕获的单个细胞的细胞核,以实现即时癌症筛查和治疗监测。这种芯片实验室方法不仅具有便携的优势,而且比现有方法更快、更便宜且更简化。两位工程师最近获得美国国家科学基金会(National Science Foundation, NSF)颁发的为期3年的奖学金,以探索这种独特的方法。

Cheng和Hwang的技术始于一款可以捕获,然后释放单个细胞的微流控装置。

Cheng解释道,“该装置的工作方式类似于机场安检,你被短暂包围,扫描然后走出去。我们设计的微流控装置将短暂保留一个细胞,分析然后释放。”

Hwang表示,“一旦细胞被捕获,微波技术就能穿透进细胞,并检测到细胞内部。”

Cheng继续说道,“高频微波具有能够穿透细胞并进入细胞核的优势,就像X射线应用于人体,而且不会伤害细胞。”

Cheng和Hwang想要创建微波版光学相干断层扫描,用于单细胞的深度剖析,以揭示细胞内细节,如核形态和DNA含量的变化。

基于他们以前所做的工作——使用微波技术检测细胞活力,现在他们利用该技术来表征细胞核周围的细胞质,以区分活细胞和死细胞。

Cheng说道,“异常的细胞核看起来不同于正常细胞核,正常细胞一般具有相当均一的形态,一致的核质比率。异常的细胞核看起来或大于、或小于正常的细胞核,或形态奇异。”

现在,Cheng和Hwang想要改进他们的技术,以便能够表征或“看见”细胞核内部的情况。

他们正在努力改进硬件以实现更高的检测灵敏度,他们设计的软件则可以创建更详细的计算模型。此外,他们也正在尝试应用一系列传感器进行实验研究。

作为微波技术和计算机模型领域的专家,Hwang坚信他们可以实现目标。

Hwang说道,“我们在这项技术上已经取得成功,现在,我们希望迈向前一步,获取更高的分辨率将细胞核从细胞质中分离出来。”目前,该团队正在进行基础研究,以实现细胞核的实时动态监测,这样有助于对细胞发育和恶性肿瘤的进展过程形成基本的了解。(生物谷Bioon.com)

 


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