智能生物力学与前沿医疗装备团队与附属肿瘤医院妇科团队在肿瘤单细胞动力学检测领域取得进展

近日，大连理工大学医学部智能生物力学与前沿医疗装备团队覃开蓉教授与附属肿瘤医院妇科杨卓教授联合主持的医工交叉项目取得重要进展，研究成果相继发表于分析化学领域TOP期刊《Analytical Chemistry》和微流控与芯片技术领域权威期刊《Lab on a Chip》上。其中，发表在《Analytical Chemistry》上的论文被选为期刊封面文章。2021级博士生李珊珊为两篇论文的第一作者，覃开蓉教授与薛春东副教授为通讯作者。

卵巢癌的高度异质性使得其精准分层成为实现个体化精准用药、进而改善患者预后的关键。然而，目前临床上基于基因组学、转录组学等多组学分析技术的卵巢癌精准分层方法，存在时间周期长、且大多数依赖破坏细胞后的样本进行检测的问题。这些方法只能提供特定时刻的基因组和转录组的静态信息，无法全面反映活体细胞内分子之间的非线性相互作用及其受外部和内部环境影响而不断变化的动态过程。因此，这种静态分析无法根据个体每次的检测结果持续优化临床治疗策略和药物选择，具有显著的临床应用局限性。

为此，研究团队设计并构建了一种具备多频率力学加载能力的微流控芯片，结合高时空分辨率图像追踪与双频阻抗测量技术，实现了肿瘤单细胞在流动加载过程中的形态变化与电学响应的提取与分析。通过精确提取细胞的动态几何特征，团队提出了“动态复原力”指标，用于量化细胞在外力释放后的恢复能力，揭示了其与机械扰动之间的耦合关系。此外，研究通过机械加载对细胞膜通透性的调控效应，提出了“力学不透明度”这一综合指标，以增强细胞表型的识别和区分能力。该研究开发的“动态加载–阻抗检测–图像追踪”单细胞动力学多模态检测分析平台，凭借其流式高通量特性，能够高效地进行大量细胞样本的动态监测与分析，不仅为深入理解肿瘤细胞在复杂微环境中的力学生物学响应机制提供了科学依据，还为肿瘤细胞异质性解析、药物筛选以及个体化治疗策略的研发开辟了创新的技术路径。

智能生物力学与前沿医疗装备团队聚焦生命健康领域，以临床需求为牵引，综合运用生物力学、微纳流控、生物传感器、人工智能与机器人等前沿科技，拟重点突破缺血性脑血管疾病智能诊疗、肿瘤微环境的体外仿生、流式单细胞动力学高通量分析等核心技术。近年来，团队在覃开蓉教授带领下，与附属中心医院、附属肿瘤医院开展深入的医工交叉合作，相关工作获科技部重点研发计划、国家自然科学基金、校医工交叉项目资助，在Lab Chip, Anal Chem, Sci Adv, Nano Lett, Sensor Actuat B-Chem, J Fluid Mech, Phys Fluids等重要期刊上发表系列论文，并获数项国内外发明专利授权。

文章链接：

（1）Dynamic Resilience Assessment of Single Cells under Cyclic Mechanical Loading Reveals Chemotherapy-Induced Cytoskeletal Microdamage | Analytical Chemistry (acs.org)

（2）Quantifying mechanical opacity as a novel indicator for single-cell phenotyping via integrated dynamic mechanical compression and impedance flow cytometry - Lab on a Chip (RSC Publishing)