科學家研發一種新的可穿戴設備可以更精確地檢測癌症

來自密歇根大學的研究人員已經開發並正在測試一種他們稱之為「精確醫學的縮影」的設備，它可以檢測血液中的癌症。

「沒人想做活檢，」安阿伯密歇根大學羅傑爾癌症中心的乳腺癌研究教授斯圖爾特·B·帕德諾斯(Stuart B.Padnos)博士丹尼爾·海斯(Daniel Hayes)說。

活檢是侵入性的，可能會讓人不舒服，但目前它們是確定一個人是否患有此病的最準確的方法。癌.

但是，海斯博士建議，「如果我們能從血液中獲得足夠的癌細胞，我們就可以利用它們來了解腫瘤生物學和對病人的直接護理。「

海斯博士和他的團隊最近開發了一種可穿戴設備，它可以「過濾」癌細胞的循環血液-如果它通過所有測試-可以取代。液體活檢醫療保健專業人員從個人身上抽取血液或尿液樣本來尋找癌症的標誌。

癌症腫瘤向血液中釋放細胞，這意味著，至少在理論上，通過採集血液樣本並對其進行分析，專家應該能夠檢測到癌症的存在。

然而，說起來容易做起來難，因為，即使是在有惡性腫瘤的人身上，血液樣本也可能顯示不出多少，或任何東西，因為癌細胞會迅速進入血液循環，而且可能不會出現在一個血液樣本中。

在這種併發症的刺激下，海斯博士和他的密西根大學同事們發明了一種裝置，可以完成液體活檢的所有工作，但實際上是「掃描」血液中的癌細胞。

目前，該團隊已經在狗身上測試了這個裝置，並報告了調查結果在雜誌上自然通訊.

實現有效設計的挑戰

研究人員解釋說，雖然大多數最終進入血液的癌細胞不能存活很長時間，但那些存活下來的癌細胞可能會在身體的不同部位形成一種新的轉移性腫瘤。

因此，必須儘快發現癌症的存在，並對其進行適當的治療，防止其擴散並造成進一步的損害。

當他們決定嘗試開發一種可穿戴設備來篩查血液中的癌細胞時，海斯博士和他的同事們面臨著一系列他們必須克服的障礙。

首先，該設備的尺寸約為2×2.75×1英寸，但它必須符合所有血液檢測和分析技術，這些技術通常相當於一台桌子那麼高的機器。然後，他們必須找到方法，使這種可穿戴設備有效和安全。

「最具挑戰性的部分是將所有部件整合到一個設備上，然後確保血液不會凝結，細胞不會堵塞晶元，整個裝置完全無菌，」該研究的第一作者、博士金泰賢(Tae Hyun Kim)解釋道。

這個團隊確實想出了一些創造性的解決方案來解決所有這些問題。首先，他們找到了一種將血液通過裝置與抗凝血劑(抗凝血劑)肝素混合的方法。然後，他們想出了一種方法，確保設備保持無菌狀態，而不影響晶元上的抗體，以幫助識別癌細胞。

至於位於這一裝置核心的晶元，研究人員解釋說，它使用氧化石墨烯創造了一種「過濾」機制，它的抗體能夠捕獲血液中80%以上的癌細胞。

「精密醫學的縮影」

為了測試這個裝置，研究人員對健康的狗進行了實驗，他們注射了人類癌細胞。研究小組確信，這種治療對注射後幾小時內免疫系統清除外來細胞的動物沒有長期影響。

在他們的實驗中，研究人員在癌細胞注射後的最初幾個小時給狗服用溫和的鎮靜劑，然後他們安裝了檢查裝置。

此外，研究小組每隔20分鐘從每只動物身上採集血樣，並使用與實驗裝置中植入的晶元相同的設計，分別對這些樣本進行癌細胞篩選。

研究人員發現，這種可穿戴設備識別和收集的癌細胞是同一晶元在體外「掃描」血液樣本時的3.5倍。

研究報告的合著者Sunitha Nagrath博士說：「每隔五分鐘就有一個安全攝影頭拍一次門，或者拍一段視頻。如果入侵者在這兩張照片之間進入，你就不會知道這件事了。」

在未來的研究中，研究人員的目標是通過提高可穿戴設備的血液處理率來完善其性能。為了進一步測試，在一個更現實的背景下，調查人員計劃將其用於已經患癌症的狗身上。

儘管到目前為止，這款新設備顯示出了很多希望，但海耶斯博士認為，在人類可以使用它之前，還有一段時間要走。他估計，該小組可能能夠在3至5年內對人類參與者進行臨床試驗。

"這是精密醫學的縮影，目前在腫瘤學領域是如此令人興奮。「