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微流控結合微波技術,實現更精確的癌癥篩查

理海大學(Lehigh University)材料科學與工程系助教Xuanhong Cheng(圖左),以及電氣工程與計算機系的教授James Hwang(圖右) 

理海大學(Lehigh University)材料科學與工程系助教Xuanhong Cheng(圖左),以及電氣工程與計算機系的教授James Hwang(圖右)

      據麥姆斯咨詢報道,為了檢測惡性腫瘤或監測癌癥治療的有效性,必須提取病人的組織,送到實驗室,由病理學家染色并分析,這一過程可能需要花費數天才能完成,并且有可能會出現人為錯誤。

理海大學(Lehigh University)材料科學與工程系助教Xuanhong Cheng,以及電氣工程與計算機系的教授James Hwang萌生了一些不一樣的想法。
    兩位工程師展望未來,設想利用微波技術表征小型
微流控裝置捕獲的單個細胞的細胞核,以實現即時癌癥篩查和治療監測。這種芯片實驗室方法不僅具有便攜的優勢,而且比現有方法更快、更便宜且更簡化。兩位工程師最近獲得美國國家科學基金會(National Science Foundation, NSF)頒發的為期3年的獎學金,以探索這種獨特的方法。

Cheng和Hwang的技術始于一款可以捕獲,然后釋放單個細胞的微流控裝置。

Cheng解釋道,“該裝置的工作方式類似于機場安檢,你被短暫包圍,掃描然后走出去。我們設計的微流控裝置將短暫保留一個細胞,分析然后釋放。”Hwang表示,“一旦細胞被捕獲,微波技術就能穿透進細胞,并檢測到細胞內部。”Cheng繼續說道,“高頻微波具有能夠穿透細胞并進入細胞核的優勢,就像X射線應用于人體,而且不會傷害細胞。”Cheng和Hwang想要創建微波版光學相干斷層掃描,用于單細胞的深度剖析,以揭示細胞內細節,如核形態和DNA含量的變化。

基于他們以前所做的工作——使用微波技術檢測細胞活力,現在他們利用該技術來表征細胞核周圍的細胞質,以區分活細胞和死細胞。

Cheng說道,“異常的細胞核看起來不同于正常細胞核,正常細胞一般具有相當均一的形態,一致的核質比率。異常的細胞核看起來或大于、或小于正常的細胞核,或形態奇異。”
    現在,Cheng和Hwang想要改進他們的技術,以便能夠表征或“看見”細胞核內部的情況。他們正在努力改進硬件以實現更高的檢測靈敏度,他們設計的軟件則可以創建更詳細的計算模型。此外,他們也正在嘗試應用一系列傳感器進行實驗研究。作為微波技術和計算機模型領域的專家,Hwang堅信他們可以實現目標。
    Hwang說道,“我們在這項技術上已經取得成功,現在,我們希望邁向前一步,獲取更高的分辨率將細胞核從細胞質中分離出來。”目前,該團隊正在進行基礎研究,以實現細胞核的實時動態監測,這樣有助于對細胞發育和惡性腫瘤的進展過程形成基本的了解。

 


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