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1、大学化学(DaxueHuaxue)NovemberUniv.Chem.2016,31(11),1－101∙今日化学∙doi:10.3866/PKU.DXHX201607001www.dxhx.pku.edu.cn磁性纳米材料在循环肿瘤细胞检测中的研究进展*程世博谢敏(生物医学分析化学教育部重点实验室，武汉430072；武汉大学化学与分子科学学院，武汉430072)摘要：近年来，磁性纳米材料由于其独特的物理和化学性质在生物医学领域得到广泛的应用。本文介绍磁性纳米材料在细胞分离中的应用情况，重点介绍其在循环肿瘤细胞分离检测中的研究进
2、展。关键词：磁性纳米材料；循环肿瘤细胞；分离；检测中图分类号：G64；O65；R73ProgressinDetectionofCirculatingTumorCellsbyMagneticNanomaterials*CHENGShi-BoXIEMin(KeyLaboratoryofAnalyticalChemistryforBiologyandMedicine(MinistryofEducation),Wuhan430072,P.R.China;CollegeofChemistryandMolecularSciences,Wuh
3、anUniversity,Wuhan430072,P.R.China)Abstract:Recently,magneticnanomaterialsarewidelyappliedinbiomedicalareaowingtotheiruniquephysicalandchemicalproperties.Herein,weintroducetheprogressofapplicationofmagneticnanomaterialsincellseparation,especially,indetectionofcircula
4、tingtumorcellsfromhumanwholeblood.KeyWords:Magneticnanomaterials;Circulatingtumorcells;Separation;Detection目前，癌症是仅次于心血管疾病的人类第二大杀手，癌症死亡率的90%与肿瘤转移相关。肿瘤转移过程中，癌细胞从原发肿瘤脱落，进入血液或淋巴循环系统，成为循环肿瘤细胞(CTCs)，其中一些具有高度转移潜能的肿瘤细胞在循环系统中存活下来，并进一步发展为远端器官转移肿瘤。CTCs作为原发灶和转移灶之间的链接以及肿瘤生物学和转移的窗
5、口，不仅是研究肿瘤转移复发过程和机制的一个重要切入点，而且可作为具有肿瘤(包括转移灶)代表性的“液体活检”(liquidbiopsy)样品，是指[1,2]导个体化肿瘤诊疗的绝佳标本。研究证明，CTCs的检测对于肿瘤患者早期诊断、术后复发与转移[3－6]监测、抗肿瘤药物敏感性评估以及选择个体化的治疗策略具有非常重要的意义。CTCs的分离主要是针对细胞的密度、尺寸、表面分子等生物物理特性进行，包括密度梯度离心[7][8－11][12－17]法、基于尺寸的过滤法以及基于表面特异性分子的免疫分离法等。2004年，美国食品和药品[18－2
6、0]管理局(FDA)批准了利用纳米免疫磁珠实现CTCs富集的CellSearch检测平台。该系统对CTCs的[21－26]检测具有良好的再现性，已在临床应用。随着纳米科技的发展，以纳米颗粒、纳米线或纳米纤[27－32][33－39]维、纳米材料和结构为基础的CTCs捕获平台，可有效增大细胞与捕获靶点的接触几率，减少纳米颗粒吸附对细胞活力和分析检测的影响，从而提高细胞的捕获效率和检测准确性，有助于实现*通讯作者，Email:mxie@whu.edu.cn基金资助：国家自然科学基金(81071227，21575110)2Univ.C
7、hem.2016Vol.31[27,30,38,40－43]CTC富集检测的一体化。王树涛研究员的一系列研究工作表明，纳米结构与细胞表面结构存在三维拓扑相互作用，对细胞捕获及分离具有增强效应，为探索制备高效的CTCs分离器件提供了新思路。[44－48]微流控技术可以实现对流体的精确操纵，适合用于CTCs的分离和捕获。2007年，Toner教授[49]课题组制备出用于CTCs分离的微流控芯片“CTC-chip”，成功用于癌症患者外周血中CTCs的特异[50]性检测。此后，该课题组又研制了含有PDMS(聚二甲基硅氧烷)鱼骨结构的第二
8、代芯片，以及用于[51]分离循环肿瘤细胞簇的“Cluster-Chip”，进一步提高了CTCs的分离效果，推动了微流控芯片技术在CTCs分离中的应用。通过优化微流控芯片结构设计，改变芯片中细胞的运动模式，提高细胞与基[29－32,52,53]底的接触频率，结合纳
