PNAS：一种声波可发现肿瘤的扩散

如果有一种方法，它可以检测出癌症患者血液中是否含有微量的肿瘤细胞，那么这种方法对于判断肿瘤是否将要扩散是非常有用的。

如今，来自美国麻省理工学院、宾夕法尼亚州立大学和卡耐基梅隆大学的科学家团队已发现，利用一个还没有硬币大的装置发出的“倾斜”声波就可以做到。相关研究结果发布于近期《美国国家科学院院刊》PNAS上。

“倾斜”声波提供了一种不需要化学处理或用机械方法改变其形态的有效细胞分选方式。研究的并列第一作者、麻省理工学院材料科学工程学院的首席研究科学家Ming Dao博士解释道：“声压非常温和，其对细胞在外力和干扰方面的影响更小，这是分离细胞最轻柔的手段，而且不需要人工标记。”

其实，研究人员已经不是第一次尝试使用声波分离细胞和小颗粒。如果让细胞或颗粒的混合物往同一方向流动，使用声波就可以使它们轻微地转向而改变行走路径。细胞的倾斜程度取决于它们的理化性质，比如粒径和可压缩性。

但是，由于此前利用声波不能达到足够大的倾斜度，使得细胞不能被有效地分离。Ming博士和他的同事通过使用“倾斜声波”解决了上述问题，让细胞的轨迹呈现出一定的交叉角度而不是直线通过，确保了每个细胞在通过微通道时可遇到多个低压节点。

在该研究中，研究人员使用塑料珠子对声波装置进行了首次测试。结果显示，该装置可以从直径7.3微米的珠子混合物中分离出直径9.9微米的珠子，准确率大约为97%。(1微米等于1/1000毫米。)

然后，研究人员通过增加计算机仿真模型对装置作了进一步改进，使它可以根据粒径、可压缩性、密度和声波角度来预测颗粒通过微通道的轨迹。这就意味着该装置可以被定制用于分离不同类型的颗粒或细胞。

随后，为了更好地分离细胞，研究人员用装置测试了MCF-7乳腺癌细胞(直径20微米)和白细胞(直径12微米)的混合物。这些细胞的可压缩性和密度不同。结果显示，通过分选可回收大约71%的乳腺癌细胞。

目前，研究人员计划用临床上癌症患者的血液样品进行测试。肿瘤即将扩散时，可通过血流向外扩散癌细胞，扩散的癌细胞非常稀少，1毫升癌症患者的血液可能只含有少量肿瘤细胞。研究人员已经为倾斜声波装置申请了专利，以帮助医生在临床上判断患者的肿瘤是否发生扩散。

原始出处

Ding X1, Peng Z2, Lin SC1, Geri M3, Li S4, Li P1, Chen Y1, Dao M5, Suresh S6, Huang TJ7.Cell separation using tilted-angle standing surface acoustic waves.Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Sep 9