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新型微流体设备或助力科学家开发基于电场的癌症疗法

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近日,国际杂志Scientific Reports上发表的一篇研究报告中,来自新加坡的研究人员研究开发了一种新型微流体设备,该设备可以帮助检测电场对癌细胞的效应,研究者们发现,低强度及中等频率的电场或可有效阻断乳腺癌和肺癌细胞的生长和扩散,同时对肿瘤周围的健康细胞不会产生副作用。


这种设备和美元硬币大小尺寸相当,其可以帮助科学家在较为安全的电场范围内使用来非侵入性地治疗乳腺癌、肺癌等多种癌症。研究者Adriani说道,我们希望这种微流体设备更好地被科学家们利用,来研究电场对不同肿瘤细胞的效应,在本次研究中我们发现,在检测频率和强度下该设备所产生的效应仅受限于癌细胞,但我们想知道这种效应是否还对其它细胞有作用。


过去十年里,科学家们曾经尝试利用电场来治疗恶性细胞,于是就诞生了一种可替换的肿瘤电场疗法(肿瘤治疗电场,TTF),这种疗法源于肿瘤中关键细胞结构和外加电场之间存在一定的相互作用而开发。文章中,研究者利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)来组装这种微流体设备,PDMS是目前常用的微流控芯片结构材料,他们利用微米尺寸的片状银粉和PDMS制成了一种具有传导力的混合物,当二者被固化好后,研究者将将其注射到微流体设备的两个通道中使其形成两个小型分离的电极,在电极间的区域研究者就注入了携带乳腺癌细胞或肺癌细胞的水凝胶,同时研究者还注入了健康的人类内皮细胞,这种水凝胶就可以产生一种三维模型来模拟细胞外环境。


研究者Pavesi表示,在电场不存在的时候,细胞就会在两天内开始增殖并且扩散,然而当给予三天持续的电场刺激后,肿瘤的进展就会明显下降,而且少量的肺癌细胞并不会分散开,也就是说其并不会发生转移的可能性;相比较而言,在相同设备中的人类内皮细胞并不会受到任何影响,研究者假设,健康细胞或许需要不同的频率来被电场所影响,因为其尺寸和电性能同癌细胞并不相同。


研究者希望这种新型的微流体设备可以帮助科学家们检测更大范围的电场强度和频率对多种类型癌细胞的影响,当TTF疗法被FDA批准用于治疗脑部肿瘤后,这种利用电场的新型设备或许还需要经过几年的审查,即首先进行体外研究,其次在动物和人类机体中进行试验等。


研究者Chwee Teck Lim说道,最终这种设备或许可以被用来鉴别出最有效的电场来帮助治疗癌症,下一步我们将会去检测癌症患者机体衍生的细胞或者来自肿瘤及液体活检的细胞,比如循环肿瘤细胞等,目的在于观察是否特殊类型的癌细胞可以被注入TTF的疗法治疗。从个体化用药角度考虑,我们首先需要检测是否配方对特殊个体有用,如今利用这种设备,三天就可以给出答案,而这对于很多癌症发生转移的患者而言无疑是一项较大的福利。



标签:   微流体 微流控芯片 PDMS
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