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納米探針+微流控：抽血查癌癥轉(zhuǎn)移（CTCs）

2026-01-08 09:53

全球90%的癌癥死亡都和腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)，每年奪走數(shù)百萬患者的生命。但平時查癌癥轉(zhuǎn)移，要么靠CT、PET這些影像學(xué)檢查，早期的微小轉(zhuǎn)移灶根本看不見；要么靠組織活檢，不僅要開刀、不能反復(fù)做，還可能引發(fā)出血、感染，難以實時監(jiān)測病情變化。

其實，血液里藏著癌癥轉(zhuǎn)移的“蛛絲馬跡”——循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTCs），簡單來說就是從腫瘤上脫落、跑到血液里的“癌細(xì)胞種子”。只要能精準(zhǔn)找到它們，就能盡早發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移、及時調(diào)整治療方案。但這些“種子”太少了，1毫升血液里可能只有幾個，還要在數(shù)十億個正常細(xì)胞里篩選，傳統(tǒng)技術(shù)很難精準(zhǔn)捕捉。

最近，江南大學(xué)周楠迪教授團隊在國際期刊《Biosensors and Bioelectronics》（IF10.5）上發(fā)表了一項新研究，研發(fā)出一套超靈敏的CTCs檢測平臺。它靠「納米探針+微流控液滴」的組合，不僅實現(xiàn)了5個CTCs/mL 的超靈敏檢出，還成功應(yīng)用于結(jié)直腸癌、肝細(xì)胞癌、宮頸癌三類癌癥患者的臨床樣本檢測，讓抽血查癌變得更靠譜、更實用。

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一、傳統(tǒng)檢測為什么“抓不住”循環(huán)腫瘤細(xì)胞？

想從血液里找CTCs，難就難在兩點：

一是太少了——1毫升血液里可能只有1-10個CTCs，要在數(shù)十億個正常血細(xì)胞里“大海撈針”；

二是這些癌細(xì)胞會“偽裝”自己，下調(diào)能被識別的表面標(biāo)志物（EpCAM），導(dǎo)致傳統(tǒng)檢測方法經(jīng)常漏檢。

更麻煩的是，血液里還有很多游離的RNA，會干擾檢測結(jié)果，導(dǎo)致分不清是癌細(xì)胞里的RNA，還是正常血液里的。所以，大家一直希望有個方法，不用開刀、能反復(fù)查，還能精準(zhǔn)找到這些“癌細(xì)胞種子”。

二、新平臺有多牛？兩大核心技術(shù)聯(lián)手破局

這個新研發(fā)的檢測平臺靠「納米探針+微流控液滴」這兩個關(guān)鍵技術(shù)的配合，解決了傳統(tǒng)檢測的痛點。

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1、納米探針：只認(rèn)癌細(xì)胞

研究團隊做了一種特別小的納米探針——ZnO@Au NPs-HP，利用含有發(fā)夾結(jié)構(gòu)DNA（HP）的序列對納米探針進行功能化修飾，做到精準(zhǔn)識別癌細(xì)胞。

它的識別邏輯很簡單，得同時滿足兩個條件才會“發(fā)光報警”：

第一，目標(biāo)細(xì)胞里得有大量的miRNA-21——這種物質(zhì)在結(jié)直腸癌（HCT116）、肝癌（HepG2）、宮頸癌（HeLa）細(xì)胞里高表達(dá)，是癌細(xì)胞的“專屬標(biāo)志”，而且就算癌細(xì)胞“偽裝”了，它也不會消失。而HP會和miRNA-21雜交發(fā)生結(jié)構(gòu)重組；

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第二，目標(biāo)細(xì)胞內(nèi)部得是酸性環(huán)境——癌細(xì)胞代謝旺盛，內(nèi)部微環(huán)境比正常細(xì)胞酸。而納米探針會通過內(nèi)吞作用進入細(xì)胞，在酸性條件下釋放 Zn2+，能夠特異性激活HP中嵌入的Zn-DNAzyme，使其切割底物鏈，最終觸發(fā)熒光恢復(fù)。

只有同時遇到這兩個條件，納米探針才會釋放熒光信號。這樣一來，血液里的游離RNA、正常細(xì)胞都干擾不了，只會精準(zhǔn)識別癌細(xì)胞。

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2、微流控液滴：單細(xì)胞“檢測室”

光有探針還不夠，團隊還用上了微流控技術(shù)——把血液樣本和納米探針一起，裝進只有皮升大小的微小液滴里。這些液滴就像一個個“獨立檢測室”，每個液滴里裝一個細(xì)胞和對應(yīng)的探針。

這樣做有兩個好處：一是能把癌細(xì)胞和血液里的干擾物質(zhì)隔離開，讓探針和癌細(xì)胞充分反應(yīng)；二是能提高檢測效率，借助微流控芯片的精準(zhǔn)操控，每秒能檢測1000個液滴，快速完成篩選。

通過熒光信號的強弱，就能區(qū)分CTCs液滴、空液滴和正常細(xì)胞液滴，還能精準(zhǔn)算出有多少個，不會漏檢也不會誤判。

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三、實驗數(shù)據(jù)說話：它真的又靈敏又靠譜？

團隊針對靈敏度、穩(wěn)定性、臨床適用性進行了一系列實驗，證明這個平臺確實管用：

1、超靈敏檢出：5個CTCs/mL

團隊在健康人的1毫升血液里，分別加了5個HCT116、HepG2或HeLa細(xì)胞，用這個平臺檢測后，回收率分別達(dá)到了102%、99.98%和103%。

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2、穩(wěn)定性優(yōu)異

為了探究納米探針的穩(wěn)定性，團隊記錄了它的吸收光譜，發(fā)現(xiàn)在14天內(nèi)的吸收光譜無明顯紅移或者藍(lán)移，熒光檢測性能保持穩(wěn)定，不用擔(dān)心檢測過程中出問題。

3、臨床驗證：三類癌癥均精準(zhǔn)檢出

團隊找了5名結(jié)直腸癌患者、5名肝癌患者、5名宮頸癌患者，還有5名健康者，各取1毫升血液做檢測。結(jié)果顯示，健康者的血液里都沒有檢測到CTCs，而三類癌癥患者的樣本都精準(zhǔn)找到了CTCs，沒出現(xiàn)誤判，證實了這個技術(shù)的臨床實用性和特異性。

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和傳統(tǒng)檢測比，這個新平臺不靠癌細(xì)胞表面標(biāo)志物識別、不易受血液里的干擾物質(zhì)影響，而且每秒能篩選1000個液滴，只需抽血、不用開刀就能反復(fù)查，不管是日常監(jiān)測還是長期隨訪，對患者來說都更方便、更安全。

目前，這個技術(shù)已經(jīng)完成了實驗室驗證和初步臨床測試，接下來會做更大規(guī)模的研究，優(yōu)化設(shè)備、降低成本，爭取早日推廣到醫(yī)院，讓更多患者受益。

「參考文獻(xiàn)」

Cai S, Cai R, Wang S, Chen X, Zhang L, Zhao Y, Wang X, Zhang Y, Zhou N. Ultrasensitive profiling of circulating tumor cells via miRNA/pH-activated nanoprobes coupled with microfluidic droplet encapsulation. Biosens Bioelectron. 2025 Dec 22;296:118331. doi: 10.1016/j.bios.2025.118331