Kankercellen kunnen loskomen van een tumor en door het bloed circuleren. Er zijn maar weinig kankercellen in vergelijking met de biljoenen bloedcellen. De huidige methoden om deze circulerende tumorcellen (CTC) te vinden en te extraheren, zijn duur en mogelijk onbereikbaar voor medische voorzieningen in landelijke gebieden.

Wei Li, een assistent-professor in de Texas Tech Department of Chemical Engineering, ontwikkelt een nieuwe technologie die het mogelijk zou kunnen maken om circulerende kankercellen te plukken uit een paar milliliter bloed van een patiënt.

"Kankercellen kunnen afbreken van een tumorplaats en door het bloed reizen om een ​​nieuwe gastheer te vinden, het creëren van nog een andere tumor, " zei Li. "Het vroegtijdig detecteren van deze cellen kan artsen helpen bij het bedenken van een behandeling veel eerder. En vroege detectie van kanker is de sleutel tot overlevingspercentages."

Good Guys vs Bad Guys

Li, die in 2014 naar Texas Tech kwam, werkt met holle glasbellen die zijn omhuld met een speciale nanofilm die kankercellen aantrekt, maar geen bloedcellen. Een mengsel van kankercellen in bloed wordt in een plastic buisje met de bel gedaan en een paar minuten geschud. Kankercellen die op de bellen zijn bevestigd, zullen naar de oppervlakte drijven, terwijl normale bloedcellen naar de bodem zinken.

"Het doel is om alleen de slechteriken te vangen, de kankercellen, "zegt hij. "Door een speciale polymeercoating op de bovenkant van de holle bel te gebruiken, kunnen we voorkomen dat de goeden worden gevangen, de gewone bloedcellen."

Li's technologie, in combinatie met nieuwe microscooplenzen die aan een smartphone kunnen worden bevestigd, kunnen artsen, vooral in landelijke en ondergefinancierde gebieden, nieuwe, snellere diagnosemogelijkheden.

"Deze technologie zou artsen een vroege hint kunnen geven dat kanker zich heeft verspreid, " zei hij. "Of het kan mogelijk zijn om een ​​vroege manier te hebben om te weten of de symptomen van een patiënt kanker kunnen zijn en de behandeling onmiddellijk moet worden bepaald."

Momenteel, magnetische deeltjes worden gebruikt om de CTC's op te sporen en een magneet trekt ze uit het bloed. Die technologie is duur en wordt meestal aangetroffen in medische voorzieningen in grote steden. Een ander nadeel dat Li zegt, is dat deze methode vals-positieve resultaten kan opleveren, omdat de reguliere bloedcellen zich ook hechten aan de magnetische deeltjes. Zijn gebruik van specifieke polymeercoatings die alleen kankercellen vangen, vermindert het aantal valse positieven.

De volgende stap in Li's onderzoek is om samen te werken met onderzoekers van het Texas Tech University Health Sciences Center Southwest Cancer Center om deze technologie toe te passen op bloed dat is afgenomen van huidige kankerpatiënten.

Behoud van cellen in bloedmonster

Li gelooft ook dat zijn technologie andere toepassingen heeft dan kankerdetectie. Hetzelfde systeem zou interessante cellen kunnen behouden uit het bloed van patiënten dat voor tests naar verre medische faciliteiten moet worden gestuurd.

"Grote steden hebben testfaciliteiten, " zei hij. "Maar landelijke gebieden meestal niet. Het is gemakkelijk om overal bloed te trekken, maar een paar tests laten doen is een andere zaak. Sommige tests moeten binnen vier uur na het afnemen van het bloed worden gedaan."

Cellen in het bloed breken snel af, waardoor het moeilijk is om het meerdere uren vast te houden. Als Li's microbellensysteem interessante cellen voor langere tijd uit bloed kan bewaren, het bloed kan in afgelegen gebieden worden afgenomen en de celmonsters kunnen naar grotere testfaciliteiten worden gestuurd, bespaart patiënten tijd en reiskosten.

"We denken dat ons microbellensysteem de cellen lang genoeg kan bewaren om ze naar een faciliteit te brengen, "zei hij. "We weten het nog niet, maar het is de volgende fase van ons onderzoek."

Nano-architectuur

Li raakte geïnteresseerd in kankeronderzoek terwijl hij een postdoctoraal onderzoeker was aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Hij is opgeleid als polymeerchemicus. Een polymeer is een groot synthetisch of natuurlijk molecuul dat bestaat uit vele kleine herhalende moleculen die de basis vormen voor bijvoorbeeld plastic.

"Ik werkte in een laboratorium aan het MIT dat op zoek was naar de ontwikkeling van nieuwe biomedische toepassingen, vooral voor de behandeling van kanker, " zei hij. "Ik raakte geïnteresseerd in het kijken of we materialen op nanoschaal konden gebruiken voor de levering van medicijnen aan kankers."

Li begon te kijken naar medicijnresistentie van kankercellen en of nanodeeltjes kunnen worden gebruikt als medicijndragers voor cellen die kankermedicijnen afwijzen. Li heeft zijn onderzoeksfocus onlangs uitgebreid om te kijken naar het gebruik van nanomaterialen om kanker op te sporen.

Terwijl Li's werk stevig in het domein van de biogeneeskunde ligt, hij is in de eerste plaats een ingenieur. Hij noemt zijn werk nano-architectuur.

"Achter mijn werk ligt het vermogen om nanofilms te construeren, " zei hij. "Het belangrijkste onderdeel van dit werk is de nanofilm die de holle glazen microbellen bedekt. Ik bouw laag voor laag, een film van multifunctionele ingrediënten die de slechteriken zal vangen en de goeden zal afwijzen."

Li's onderzoek wordt gedetailleerd beschreven in een recente online versie van het tijdschrift American Chemical Society Toegepaste materialen en interfaces