微流體的最新進展進一步使細胞分離能夠在簡單的小型化裝置中進行，用於再生醫學、癌症研究和臨床治療等應用，其中從異質樣本中分選和分離靶細胞是基礎用於後續分析和培養。雖然在實踐中使用了一些微流體裝置的細胞分離方法，但無標記細胞分選變得特別有吸引力。無標記細胞分選利用不同的細胞表型特性，已成為首選，因為它避免了細胞標記的高成本並最大限度地減少細胞損傷。然而，當前的無標記細胞分選平臺無法同時實現連續性和選擇性，導致步驟複雜且可靠性有限。
加州大學洛杉磯分校賀曦敏團隊報告了一種基於免疫親和的細胞捕獲-運輸-釋放熱-化學-機械耦合水凝膠 (iCatch) 裝置，該裝置由“智慧”水凝膠和同步響應溫度的親和手柄製造，實現了液體之間順序和自動調節的靶細胞分選和運輸。透過“智慧”水凝膠材料的熱觸發驅動可原位運輸和釋放捕獲的細胞，從而實現樣本輸入-答案輸出連續細胞分離。微流體系統包含三個生物相容性元件：（1）產生兩個平行層流用於目標細胞運輸的微流體通道，（2）可逆和響應性地捕獲和釋放目標細胞的動態親和手柄，（3）可控驅動以運輸靶細胞的響應性水凝膠。在該系統中，以高選擇性和可擴充套件生產被用作動態親和手柄，因為它們能夠響應溫度變化以可逆地捕獲和釋放細胞。由於載有適體的刺激響應水凝膠產生熱觸發的體積變化，它將目標細胞從一個流（上）傳輸到另一個（下）。實現靶細胞捕獲-轉運-釋放的關鍵因素是適體對細胞的捕獲和釋放與水凝膠的體積變化同步。為了實現這一點，適體的功能化和變性以及水凝膠的膨脹和收縮都被設計為受溫度變化的調節。
為了證明系統的效率，作者選擇了白血病 CCRF-CEM 細胞系作為模型目標。淋巴細胞白血病是一種血液病，其特徵是出現在血液和骨髓中的異常白細胞。由於其惡性，需要早期檢測白血病細胞以便及時診斷和治療。因此，使用細胞SELEX策略CCRF-CEM親和力靶向細胞膜蛋白PTK7，選擇適體sgc8c和熱響應PNIPAAm水凝膠作為研究物件。細胞運輸微流體實現了選擇性細胞結合、流動之間的可控運輸和響應性細胞釋放。透過這種方式，作者開發了一種可控的熱化學機械調製微流體裝置，用於無標記和連續 CCRF-CEM 細胞分選，製造過程簡單。
圖1， (A) 對適體、水凝膠和適體功能化水凝膠溫度的可逆響應。(B) iCatch 微流控裝置的細胞分離機制。（C）iCatch 的設計由放置在微流體通道中的適體功能化水凝膠組成，該通道具有兩個入口，分別通向上下流和兩個出口。
相關論文以題為A ‘smart’ aptamer-functionalized continuous label-free cell catch–transport–release system發表在《Journal of Materials Chemistry B》上。通訊作者是加州大學洛杉磯分校賀曦敏助理教授。
參考文獻：
doi.org/10.1039/D1TB00739D
