新型實(shí)驗室單芯片能更早期發(fā)現癌癥因子

　　IBM旗下的IBMResearch設計了一種微流體實(shí)驗室單晶片(microfluidiclab-on-a-chip)，能分離出尺寸微小到只有20奈米(nm)的物質(zhì)粒子;如果研發(fā)成功，這種晶片甚至能在惡性腫瘤開(kāi)始生長(cháng)之前就偵測出癌癥征兆。IBM正與美國西奈山伊坎(TheMountSinaiIchanSchoolofMedicine)醫學(xué)院合作進(jìn)行這項研究。

　　IBM奈米生物科技(Nanobiotechnology)實(shí)驗室科學(xué)家暨IBM旗下ThomasJWatson研究中心的晶片制造專(zhuān)家JoshSmith(下方視訊)表示：“這個(gè)概念是利用流體樣本──如血液或尿液──進(jìn)行診斷，以非常非常高的精細度分離出樣本內的物質(zhì)成份;很多研究的分離程度是在細胞層級，但我們的分離精細度可再高出二至三個(gè)層級(100~1,000倍)，突破極限達到真正的奈米等級，可分離出例如胞外體(exosome)、DNA、蛋白質(zhì)(protein)等等有趣的物質(zhì)。”

　　那些次細胞(sub-cellular)等級的超微小成份是在細胞癌變之前成形，因此有潛力能讓醫療人員在惡性腫瘤出現之前就診斷出癌癥征兆;目前IBM能分離出微小至20奈米的物質(zhì)，而一般人類(lèi)細胞的尺寸是10微米(micron)，因此能預先警示癌癥。在過(guò)去，醫療人員得等到癌癥細胞開(kāi)始變異為腫瘤，才能透過(guò)目前的實(shí)驗室設備偵測到。

　　而IBM的實(shí)驗室單晶片不只能支援癌癥早期偵測，根據合作進(jìn)行研究的西奈山醫院醫療專(zhuān)家表示，該單晶片也比目前的醫療檢驗方法快速許多，能讓定點(diǎn)醫療照護(point-of-care)檢測設備變得可攜帶、更容易使用，而且所需的流體樣本量更少，不需要抽一整管血液、只需要幾滴。IBM的目標是為目前的流體分離器添加所有必要的電子元件，好讓那些醫療設備能執行完整的實(shí)驗室等級分析，而且精細度可達到奈米等級。

　　IBM表示，其高精細度生物解析成果來(lái)自于創(chuàng )新的確定性側向位移(deterministiclateraldisplacement，DLD)方法，并非強迫物質(zhì)通過(guò)不同尺寸的篩孔(sieve)──這會(huì )因為走走停停的過(guò)程減緩物質(zhì)的流動(dòng)──而是建立一個(gè)以不同間距柱狀物組成的區域(類(lèi)似彈珠臺游戲)，讓流體通過(guò)時(shí)速度不會(huì )減緩。

　　尺寸較小的物質(zhì)在通過(guò)柱狀物陣列時(shí)會(huì )直接受重力吸引，而尺寸越來(lái)越大的物質(zhì)會(huì )自然流向兩側，直到它們吻合不對稱(chēng)排列、間隙尺寸更大的柱狀物(如下方視訊)。目前其DLD奈米分級陣列的尺寸是2公分(cm)見(jiàn)方，能擷取從個(gè)別分子到整個(gè)細胞的不同尺寸物質(zhì)。

　　未來(lái)IBM的目標是多元化可分離的物質(zhì)粒子類(lèi)型，改善其精確度并開(kāi)始將之導入現實(shí)世界的應用;而西奈山醫學(xué)院將展開(kāi)首次篩檢前列腺癌的試驗。像是尺寸約20~140奈米的胞外體──傳遞脂質(zhì)的細胞外囊泡(vesicles)──以及蛋白質(zhì)、細胞之間的RNAcargo等等從血液、唾液或尿液提取出的物質(zhì)，都能被用來(lái)做為診斷、預測癌癥的生物標記;透過(guò)檢驗其尺寸、表面蛋白質(zhì)以及核酸承載物(nucleicacidcargo)，就能判斷細胞的健康程度。