基于微流控芯片与光电化学/荧光双模态传感系统的循环肿瘤细胞高效富集检测新方法

针对肺癌早期诊断中循环肿瘤细胞(CTCs)检测灵敏度低、假阴性率高的难题，研究人员开发了集成微流控芯片与光电化学(PEC)/荧光双模态传感系统。通过尺寸分选和aptamer特异性捕获，实现对非小细胞肺癌(NSCLC)细胞系NCI–H460/NCI–H1650的高效富集（效率83.4%）与双信号验证检测，为肿瘤转移监测提供了高特异性（76.8%纯度）、高灵敏（100 cells/mL）的新平台。

　　

肺癌作为全球死亡率最高的恶性肿瘤之一，其早期诊断一直面临重大挑战。传统穿刺活检存在创伤风险，影像学检查对早期微小病灶灵敏度不足，而循环肿瘤细胞（CTCs）作为肿瘤转移的"种子"，携带完整的肿瘤分子信息，成为液体活检的理想靶标。然而，CTCs在血液中含量极低（早期患者仅1-10 cells/mL），且易受血细胞干扰，导致现有检测方法存在假阴性率高、特异性不足等瓶颈问题。

针对这一难题，中南民族大学的研究团队创新性地将微流控芯片技术与光电化学/荧光双模态传感系统相结合，开发出CTCs高效富集检测一体化平台。该研究以非小细胞肺癌（NSCLC）细胞系NCI–H460和NCI–H1650为模型，通过机械分选微流控芯片实现CTCs初步富集，随后采用基于CuInS₂/AuNPs纳米复合材料的p型半导体光电传感界面，结合RA16/EGFR特异性核酸适配体捕获和Hcy-Thiol荧光探针标记，建立双信号交叉验证体系。相关成果发表在分析化学领域权威期刊《Talanta》上。

关键技术包括：（1）基于尺寸差异的微流控机械分选；（2）p型CuInS₂/AuNPs纳米花阴极光电传感界面构建；（3）RA16（靶向NCI–H460）与EGFR（靶向NCI–H1650）双aptamer修饰；（4）Hcy-Thiol荧光探针标记CTCs表面过表达生物硫醇；（5）近红外激发荧光/阴极光电流双模态信号采集。

【Characterization of Hcy-Thiol】
研究证实Hcy-Thiol探针可通过2,4-二硝基苯磺酰基（DNBS）特异性识别CTCs表面过表达的谷胱甘肽（GSH），在近红外光激发下产生显著荧光信号，信噪比达28.6倍，为荧光模态检测提供高特异性标记。

【Preparation of CuInS₂/AuNPs nanocomposites】
通过溶剂热法合成的花状CuInS₂与金纳米颗粒复合后，光电流响应提升3.2倍，且p型半导体特性可有效避免血液中抗坏血酸等还原物质的干扰，阴极光电流稳定性达93.7%。

【Photoelectrochemical/fluorescence dual-modal detection】
在100 cells/mL模拟血样中，NCI–H460细胞通过光电流信号检测为107±5 cells/mL，荧光信号为110±4 cells/mL；NCI–H1650细胞分别为87±4 cells/mL和85±3 cells/mL，双模态结果高度吻合，证实检测可靠性。

该研究创新性地解决了CTCs检测中富集效率与特异性难以兼顾的痛点：微流控前端实现83.4%的分离效率，aptamer修饰保证76.8%的捕获纯度；p型光电传感界面克服传统n型半导体易受还原物质干扰的缺陷；双模态检测通过信号互证显著降低假阳性率。这种"芯片富集-双模检测"一体化设计为NSCLC早期诊断和转移监测提供了新思路，其模块化结构也便于扩展至其他肿瘤标志物检测。正如作者Qingfeng Lin和Chunya Li在讨论中指出，该平台在保持高灵敏度的同时，将操作流程缩短至2小时内，且无需复杂预处理，展现出良好的临床转化前景。