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研究人员针对癌症诊断难题，开展 Lab-in-a-Fiber（LiF）技术研究，成功检测捕获细胞，助力诊疗。
在癌症诊疗领域，传统组织活检存在诸多局限性。对于浅表肿瘤，穿刺活检虽常用，但反复操作会给患者带来并发症；而对于深层难以触及的肿瘤，如胰腺癌和肺癌，更具侵入性的操作风险较高。液体活检虽作为一种侵入性较小的选择出现，可收集体液中的生物标志物来评估肿瘤，但在检测极低浓度的目标分子时存在困难，无法完全替代侵入性活检。在此背景下，为了攻克这些难题，来自瑞典皇家理工学院（KTH Royal Institute of Technology）等研究机构的研究人员开展了一项关于 Lab-in-a-Fiber（LiF，光纤实验室）技术的研究。研究成果发表在《Scientific Reports》上，为癌症诊断和治疗开辟了新方向。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是构建 LiF 装置，将多模二氧化硅光纤与二氧化硅纤维毛细管组合，插入 housing capillary 并用 UV 固化胶固定，处理后连接真空泵和激光系统用于细胞检测和捕获；二是采用脉冲激发技术，以减少荧光标记细胞的光漂白现象，延长测量时间；三是运用微流控技术，通过实验确定泵激活时间与捕获体积的关系，确保装置稳定运行。
研究结果
- 光学表征：荧光粒子和 Calcein-AM 标记细胞的初始荧光测量与背景信号对比发现，荧光标记的聚苯乙烯粒子信号相对稳定，而 Calcein-AM 标记细胞在连续光照下会发生光漂白。通过使用 1-ms 脉冲、100Hz 频率的激发光，相比连续泵浦，整体曝光时间减少十倍，荧光衰减变慢，半衰期达 1.06s，这为细胞收集寻找最佳点提供了可能12。
- 流体设置表征：实验建立了泵激活时间与毛细管捕获体积的相关性，最短泵激活时间 50ms 可收集到 26nL 体积。在捕获荧光细胞实验中，除短激活期受死体积影响外，收集量和捕获细胞数量随时间呈线性增长3。
- 标记细胞检测：系统用于筛选未标记细胞中少量荧光标记细胞的溶液，纤维探针扫描溶液时，显微镜观察到当荧光信号超过预设阈值，系统能检测到荧光细胞并激活真空泵捕获目标细胞4。
- 捕获细胞活力：通过台盼蓝染色排除试验检测捕获细胞的活力，结果显示大部分细胞在收集后仍保持活力。将捕获的细胞培养 4 天，细胞能够增殖，汇合度超过 70%5。
研究结论表明，该 LiF 装置结合了导光纤维和流体处理毛细管，实现了对荧光标记细胞的检测和捕获，且细胞在捕获后仍保持活力。通过脉冲激发技术，增加了测量时间，能在混合细胞中筛选出标记细胞。由于其尺寸小，该装置有潜力应用于难以进行活检的偏远和敏感区域，为体内临床样本采集和个性化治疗提供支持。
在讨论部分，研究人员指出脉冲激发技术还有优化空间，可通过调整脉冲频率、持续时间和激光功率等进一步减少光漂白，提高信噪比。同时，该系统仅在液体样本采集方面得到验证，未来可聚焦于无标记细胞识别和改进细胞学采样方法，如利用激光微切口或微刷从组织中释放细胞。总体而言，这项研究成果为癌症诊断和治疗提供了新的技术手段，有望推动个性化医疗的发展，在临床应用中展现巨大潜力。
