多功能新型材料赋能未来疾病诊断新生态

近日，江苏大学材料科学与工程学院、新材料研究院刘磊研究员团队研制出一款多功能仿生柔性膜，可以分类捕获和选择分离循环肿瘤细胞，实现对癌症的分子分型诊断。相关研究成果在国际材料学权威期刊《先进材料》上在线发表。

癌细胞是一种变异细胞，有着容易转移和扩散的特性，会经由体内循环系统或淋巴系统转移到身体其他部分。转移过程中，循环肿瘤细胞会从肿瘤组织上脱落进入血液中，如果能精准捕获到循环肿瘤细胞，就能比体检中常规的肿瘤标志物检测更早一步地发出预警信号，提醒人体组织可能有癌变的风险。

“抓住”循环肿瘤细胞，是检验和鉴别肿瘤的第一步。刘磊表示，在临床检测中，由于循环肿瘤细胞稀有性和表面异质性的特性，使得癌症精准检测面临极大挑战。目前，国际市场上已有纳米磁珠技术，利用磁场回收的方式抓取循环肿瘤细胞，但是，这一技术很难得到活的肿瘤细胞，更无法进一步分析里面携带着的宝贵的生物学信息。

他计划设计一个智能生物界面，明显区别于磁珠，将功能性的东西修饰到界面上，“界面就像个灵敏的侦探，能够准确识别循环肿瘤细胞，紧紧地抓住它们，同时又能够按需释放，将循环肿瘤细胞从界面上脱落下来，为下游分析提供基础。”

界面的材质选择至关重要。论文第一作者、江苏大学博士生白蒙起联想到团队曾做过一种多功能膜，用于修复口腔中的牙釉质。受仿生牙釉质结构的启发，他们在实验室中制作界面，一层无机物一层蚕丝蛋白，层层叠加变成一张膜。实验显示，在靶向肽和牛血清白蛋白的联合作用下，界面可以牢牢抓住循环肿瘤细胞，后期需要释放的时候，又通过糖、酶、多肽等刺激剪断这种联系，把循环肿瘤细胞释放出来。

人表皮生长因子受体2（HER2）是迄今为止被研究得比较透彻的乳腺癌基因之一。在临床应用中，该柔性膜可以从未经处理的乳腺癌患者血液样本中，辅助诊断患者为HER2阳性或阴性，为医生提供重要术后监测信息。依靠团队的实验数据做出的诊断与依靠病人组织切片的免疫组织化学染色数据做出的诊断结果高度一致，检测准确率为100%。

目前，在刘磊的实验室中，通过TiO2纳米管/丝素蛋白柔性膜，一滴血的用量、半天时间，即可给出乳腺癌患者血样的检测结果，并给出是否为HER2阳性的分子分型诊断。刘磊表示，“不仅仅在检测方面抓放循环肿瘤细胞，同时可以用特异性的形式把药物修饰到界面上，在病理微环境的刺激下，定点释放药物，达到治疗的效果。”

在当下，科技工作者正在为发展新质生产力奋勇争先。刘磊表示，科技创新成果转化落地，正是发展新质生产力的着力点，他期望能够将科技创新成果尽快应用到具体行业产业中，通过和临床的进一步结合，可以进一步优化和拓展多功能仿生柔性膜的实用性，为患者提供无损伤、快速便捷的治疗方案，为发展新质生产力贡献高校科技工作者的力量。