低成本纸基智能手机传感器用于T淋巴细胞亚群计数的开发与应用

为解决临床T淋巴细胞亚群检测依赖昂贵流式细胞术(FCM)的问题，研究人员开发了一种基于垂直流分析(PS-VFA)和智能手机成像的低成本纸基传感器。该技术通过聚苯乙烯微球标记抗体捕获靶细胞，结合3D打印配件实现15分钟内完成CD3+ /CD4+ /CD8+ T细胞定量检测（检测限100-1400 cells/μL，CV<10%），与FCM结果高度吻合（R2 0.90）。该设备成本仅20美元，为肿瘤免疫监测提供了便携化解决方案。

　　

研究背景
T淋巴细胞作为免疫系统的"主力军"，其亚群比例失衡与肿瘤进展密切相关。CD4⁺
T细胞数量与癌症患者生存期正相关，而CD8⁺
T细胞则可能预示复发风险。目前临床依赖流式细胞术(FCM)进行检测，但设备昂贵（约50万美元）、操作复杂，在基层医疗机构难以普及。尽管已有微流控、荧光免疫层析等技术尝试替代，仍存在成本高（>1000美元/次）或无法多指标联检的瓶颈。

暨南大学研究团队在《Talanta》发表的研究中，创新性地将垂直流分析(VFA)与智能手机成像结合，开发出仅需20美元的PS-VFA系统。通过3D打印暗箱消除环境光干扰，利用0.41μm聚苯乙烯(PS)微球标记抗体捕获T细胞，使靶细胞滞留于硝酸纤维素(NC)膜表面形成红色信号。智能手机通过RGB分析定量CD3⁺
/CD4⁺
/CD8⁺
细胞，全程仅15分钟，检测限达25-1400 cells/μL，与FCM相关性R²

0.96。

关键技术
研究采用羧基化PS微球偶联抗体标记T细胞，通过微球尺寸筛选确定0.41μm颗粒具有最佳信号梯度。3D打印的暗箱集成固定焦距镜头，手机APP通过(G+B)色度值建立标准曲线。临床验证纳入16例癌症患者和34例健康人，样本经Ficoll密度梯度离心获取单个核细胞。

研究结果

1. 微球筛选：0.41μm微球标记CD3细胞时，(G+B)值随浓度升高显著下降（0-1500 cells/μL），而4μm颗粒无显著梯度变化。
2. 标准曲线：CD3/CD4在100-1400 cells/μL、CD8在25-800 cells/μL范围内呈准线性响应，R²
   均>0.96。
3. 临床验证：癌症组CD4/CD8比值显著低于健康组（p<0.01），与FCM结果高度一致（R²

0.90）。

1. 稳定性：批内/批间CV<6%，显著优于行业10%阈值。

结论与意义
该研究首次实现智能手机驱动的T细胞多亚群同步检测，成本仅为FCM的0.04%。PS-VFA技术突破传统检测对专业设备的依赖，其3D打印组件可重复使用，特别适合化疗患者的家庭免疫监测。未来通过优化微球-抗体偶联效率，有望将检测限提升至10 cells/μL，为肿瘤免疫治疗预后评估提供普惠性工具。