Bio-inspired soft polystyrene nanotube substrate for rapid and highly efficient breast cancer-cell capture

2013年9月20日 NPG Asia Materials 5, e9 (2013) doi:10.1038/am.2013.43


全血試料から効率良く細胞を分離できる材料は、診断・治療分野に重要な応用がある。このたび、中国科学院化学部のShutao Wangを中心とする研究チームは、乳がん細胞を効率良く捕獲するポリスチレン系軟質基板を開発した。研究チームは、過去に、抗EpCAMをシリコンナノワイヤーアレイにコーティングした三次元細胞捕獲ナノ構造体を開発している。抗EpCAMは、多くのがんによって過剰発現した上皮細胞接着分子を検出できる抗体である。今回研究チームは、再生医療などの生物学的応用に軟質ポリマーが利用されるきっかけとなった事実、すなわち細胞と細胞環境が柔らかい物質でできているという事実からヒントを得て、基板上の硬いナノワイヤーを柔らかいポリスチレンナノチューブに置き換えた。得られたポリスチレン/抗EpCAMアレイは、シリコン/抗EpCAMアレイよりも著しく効率が良く、乳がん細胞を迅速に検出できた。これらの研究結果から、細胞捕獲・検出において柔らかさが重要な因子であることが指摘される。

Xueli Liu, Li Chen, Hongliang Liu, Gao Yang, Pengchao Zhang, Dong Han, Shutao Wang & Lei Jiang

Cell capture: The importance of substrate softness
Materials that efficiently isolate cells from whole-blood samples have important diagnostic and therapeutic applications. Shutao Wang at the Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, China, and co-workers have now devised soft substrates based on the polymer polystyrene that efficiently capture breast cancer cells. The researchers previously developed a three-dimensional cell-capture nanostructure comprising a silicon nanowire array coated with an antibody—anti-EpCAM—that detects the epithelial cell adhesion molecule overexpressed by many cancers. Now, inspired by the fact that cells and their environments are composed of soft materials—something that has led to soft polymers being exploited in other biological applications, including tissue engineering—Wang and co-workers have replaced the stiff nanowires of their cell-capturing substrate with soft polystyrene nanotubes. The resulting polystyrene/anti-EpCAM arrays are significantly more efficient than their silicon counterparts, rapidly detecting breast cancer cells. These findings point to softness as an important factor in cell capture and detection.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)