如何捕捉到血样中屈指可数的循环肿瘤细胞，实现癌症的早期诊断，让癌症病人摆脱活检确诊的痛苦？
2016年1月14日，中科院理化技术研究所的王树涛研究员做客“科学前沿进展名家系列讲座Ⅲ”，以“仿生可控粘附界面”为题，介绍他的团队如何在免疫系统的启发下，借助拓扑结构匹配实现痕量癌细胞的捕捉，从而实现癌症早期诊断。
病理检测是肿瘤诊断的金标准，但是要想取得病理检测的样本，开刀或穿刺总是难以避免，给病人带来了极大的痛苦。能否只通过抽血检验确诊癌症呢？目前常见的血检中用于检测癌症的一些生化指标并不足以作为确诊的依据，而血液中仅有的几个循环肿瘤细胞则为解决这个问题留下了一线希望。
捕捉循环肿瘤细胞最大的困难就在于它实在是太少了。一滴血中有数以亿记的红细胞，却只有屈指可数的几个癌细胞。不论是传统的离心、过滤，还是用抗体修饰的磁球富集的效果都难以令人满意。
王树涛却另辟蹊径，想到了通过结构匹配捕捉癌细胞的新方法。癌细胞的特性是表面有几微米长的丝状伪足，以及表面分形。因此通过制备SiO2纳米线与丝状伪足匹配、沉积金纳米簇与癌细胞的分形维度匹配，得到用于捕捉癌细胞的芯片。癌细胞的捕获率因此提高了3个数量级！此外还可以通过柔性界面、限域湍流环境进一步增强细胞粘附，达到“癌细胞来一个抓一个，来两个抓一双”的效果。
对于医生而言，他们还渴望了解癌细胞如何转移，它们在血液中是单个还是成簇存在的？王树涛团队就采用分形纳米SiO2材料制备出水下透明的基底，这样就可以直接看到捕获的癌细胞了。之前有报道在老鼠体内观察到癌细胞成簇转移，而他们目前通过病人血样的检测，观察到的结果是癌细胞在人体内主要是单个扩散的。
通过微流控芯片捕捉到了癌细胞，还要能无损地将癌细胞取下来，才能进一步培养，进行病理分析。因此王树涛和他的学生们就想到了用酶切断核酸适配体、用微弱电脉冲切断Au-S键，以及采用一种不同温度下疏水、亲水性会显著变化的聚合物等方法，实现癌细胞的无损释放。他们这方面的工作中，一个亮点就是通过葡萄糖与pH双响应调控癌细胞的粘附。他们发现聚苯磺酸与葡萄糖的键合会受到微小pH差异的显著影响，因此解决了上世纪开发的血糖传感器时灵时不灵这一困扰人们许久的难题。《美国化学会志》的审稿专家激动地评价道：“你们点亮了聚苯磺酸传感器的领域！”
王树涛出色的研究是化学、物理、生命科学多个领域高度交叉的成果。他研究生阶段师从江雷院士研究功能界面，毕业后对医学产生兴趣，来到加州大学洛杉矶分校的医学院的癌症研究中心，惊奇地发现这所全美第三的医学院依然使用的是五、六十年前研发、成熟的检测方法，从而萌生了将自己的研究成果应用于医学检测领域的想法。敢想敢做的他带领着一批优秀的学生，用一系列漂亮的研究成果实现了这个梦想。
目前国科大正在筹建“未来科学院”，研究纳米、能源、生命、信息、认知五方面综合的前沿交叉科学，王树涛也参与了筹建工作。他说学生上课学习就像上山采药，然后分门别类地放置在一个个抽屉里；而前沿交叉科学研究就像忙着从这许多不同的抽屉里取药、配方，综合应用的过程。因此他鼓励同学们多了解不同方面的知识。“未来科学院”需要拥有多领域知识积累的年轻人，敢想前人之不敢想，开拓一片新天地。（文/王温博 图/戴睿 来源：国科大记者团）
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“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月，是中国科学院大学为本科生开设的必修课程，同时欢迎研究生和教职工参加，由中国科学院大学本科部主办，讲座召集人为高鸿钧院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机六个专业，邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展，让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向和主要进展，拓宽学生的学术视野，为他们最终选择学科专业和专业方向提供更丰富的判断依据。
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