王树涛研究员团队在磁性分离材料及癌症检测领域取得新进展

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前列腺癌早期症状轻，常被称为“沉默的癌”，易与前列腺炎和良性增生混淆，导致患者错过最佳治疗时机。为解决这一问题，临床上常用前列腺特异性抗原（PSA）检测筛查前列腺癌。然而，在PSA浓度在4-10 ng mL-1之间时，很难区分不同病变，这个浓度区间被称为PSA灰区，这时常需进行前列腺穿刺活检来确诊。为了改善前列腺癌的早期筛查和诊断，以外周血为主要标本的液体活检技术逐渐受到关注，且基于循环肿瘤细胞（CTCs）的液体活检技术已被纳入官方前列腺癌临床指南，被医学界认可。目前，商业上主要用磁珠来分离CTCs，但传统磁珠的分离效率较低（~30%）。因此，迫切需要开发一种高效分离CTCs的磁性分离材料，以提高液体活检的可靠性和精准性。

图1：受免疫细胞启发的NFMPs设计及其与传统磁珠的捕获机理对比

　　近期，中国科学院理化技术研究所王树涛研究员团队与北京大学第三医院张树栋教授团队受免疫细胞启发，利用乳液界面聚合策略，发展了新一代液体活检平台——表面具有纳米伪足的磁性颗粒（NFMPs），用于PSA灰区中前列腺癌早期的精准诊断。人体内的免疫细胞通过抗原抗体分子作用识别癌细胞，利用表面丰富的伪足实现对癌细胞的捕获。受此过程启发，研究团队利用乳液界面聚合策略，在NFMPs表面构筑纳米伪足拓扑结构。NFMPs通过抗原抗体分子识别与拓扑结构匹配双重粘附策略实现对CTCs的高效捕获。与传统SMPs相比，捕获效率提升2.4倍。在机器学习辅助下，基于NFMPs的液体活检技术在PSA灰区实现了100%的灵敏度、93.3%的特异性及98.1%的AUC值。NFMPs满足了临床癌症诊断对检测分离材料高效性、准确性的要求，对于液体活检技术应用于实际临床诊断具有重要意义。
　　相关研究成果以Interfacial polymerization produced magnetic particles with nano-filopodia for highly accurate liquid biopsy in the PSA gray zone为题，发表在《先进材料》（Advanced Materials，DOI：10.1002/adma.202303821）上。本文通讯作者为中国科学院理化所王树涛研究员和北医三院张树栋教授，第一作者为2019级博士研究生张玥和北医三院副主任医师张帆。研究工作得到国家自然科学基金和国家重点研发计划等的支持。
　　原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202303821
        文章来源：理化所
       王树涛，中国科学院理化技术研究所研究员，博士生导师，课题组长，入选国家杰青, 国家“万人计划”青年拔尖人才以及“引进国外杰出青年人才计划”。主要从事仿生多尺度粘附可控界面材料的研究，如抗粘附界面材料、高效生物识别粘附界面和器件以及疾病早期诊断等方面的研究。率先提出“结构匹配与分子识别”协同的生物识别粘附效应，并用于癌症检测，比传统细胞分离方法灵敏度提高1000倍，因此获2010年世界科技奖提名。曾获2006年中国重大科学进展，2008年中国科学院优秀博士论文（50篇），2009年全国百篇优秀博士论文提名奖，2013年中国化学会青年化学奖等奖项。发表SCI论文140余篇，其中包括Angew. Chem.（9篇），Adv. Mater.（20篇），JACS (2篇)，Nat. Protocol.(1篇) 他引4200余次，H因子39。授权中国专利8项，美国专利2项。并先后在Chemical Review, Chemical Society Review, Annual Review Nano Research, Account of Chemical Research, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Chemistry Review, MRS Bulletin等国际著名杂志发表邀请综述，英文专著3章。研究成果多次被Nature, Nature medicine，Science Daily，Chem&Eng News，Materials Views China，Material Today，Lab Chip等亮点报道。被Nature Chemistry的“The Sceptical Chemist”、Asia-Pacific Biothech News的“People Watch”、China Science Daily等做了人物专访报道。