据麦姆斯咨询报道，近期，美国休斯顿大学（University of Houston，UH）的研究人员与贝勒医学院（Baylor College of Medicine）携手合作，致力于开发用于治疗儿童白细胞增多症的新型微流控器件。白细胞增多症是指人体白细胞数量极高的一种病症，通常由白血病引发。
白血病是儿童群体中最常见的癌症类型，在美国，每年的白血病发病率约为十万分之五。高达20%~30%的急性白血病患者会出现白细胞增多症，这使他们面临出现危及生命的并发症的风险。
尽管化疗是急性白血病的主要根治手段，但白细胞去除术（Leukapheresis）作为一种能够紧急降低急剧升高的白细胞数量的治疗方式，也是一种可能挽救生命的有效方案。在白细胞去除术中，一台大型机器会利用离心技术将白细胞从血液的其它成分中分离出来，随后再将处理后的血液回输至患者体内。
然而，对于儿童而言，这些传统的血液过滤机器存在多种潜在风险。
潜在风险包括：
• 高体外血容量（ECV）——这是指在医疗过程中体外的血液量。由于儿童的血容量远少于成年人，一次性抽取过多的血液可能会导致儿童变得虚弱，甚至引发严重问题。
• 高流速——机器在系统中快速推动血液流动，这一过程有潜在风险，因为需要使用大口径中心导管，这会给身体带来额外负担，尤其是对于血容量较小的儿童来说，风险更为显著。
• 血小板损失——血小板损失过多会降低血液的凝固能力，进而增加出血风险。
另辟蹊径
在重症监护室的一个特别难熬的夜晚，贝勒医学院儿科副教授、德克萨斯儿童医院儿科重症监护医生Fong Lam博士不禁思考：“肯定有更好的办法。”
那天晚上，他别无选择，只能为一名患有白血病的小婴儿实施白细胞去除术。他回忆道：“当时那台白细胞分离机的高体外血容量几乎和孩子的总血量相当。”
随后，Fong Lam与休斯顿大学生物医学工程学教授Sergey Shevkoplyas展开合作，旨在测试使用高通量微流控器件进行细胞分离能否克服白细胞分离机的限制。这项具有开创性的研究由休斯顿大学生物医学工程博士研究生Mubasher Iqbal主导。相关论文以“Ultra-low extracorporeal volume microfluidic leukapheresis is safe and effective in a rat model”为题发表在Nature Communications期刊上。
这种新型微流控器件集成了大量微小流道，其宽度与人类头发丝相近，它通过一种名为 “受控增量过滤（controlled incremental filtration）”的过程，能够快速且高效地按照细胞大小对血细胞进行分离。
新型微流控器件提升了儿童白血病治疗的安全性，该图展示了并行体外实验的效率和浓度比。
Sergey Shevkoplyas报告称：“在体外实验中，我们的新型微流控器件能从未经稀释的人体全血中清除约85%大型白细胞和约90%加标记的白血病母细胞。” 白血病母细胞是一种未能正常发育的癌变白细胞。它们无法发育成有助于抵御感染的健康细胞，反而快速且过度繁殖，排挤了正常的血细胞。
在体内测试时，这种新型微流控器件展示出类似的白细胞收集效率，但没有血小板损失或任何其它不良影响，同时未稀释的全血循环时间超过三小时，这是白细胞去除术的典型持续时间。
Sergey Shevkoplyas说：“从再循环的未稀释全血中持续、高效地分离白细胞，同时避免微流控器件堵塞、细胞活化或损伤，一直以来都是微流控细胞分离领域的一大挑战。我们的研究首次解决了这一问题。”
Fong Lam说：“作为一名执业医生，我特别欣慰的是，我们的多路复用微流控器件可以在与临床相关的流速下运行，而高体外血容量仅为典型白细胞去除术回路的1/70。对于患有白细胞增多症的白血病婴儿来说，高体外血容量的大幅降低尤为重要，因为这些婴儿太弱小，无法安全地进行离心式白细胞去除术。”
Sergey Shevkoplyas表示：“总而言之，我们的研究表明，微流控白细胞去除术在选择性清除循环中的白细胞方面安全有效，其分离性能足够高，可以提升儿童白细胞去除术的安全性。”
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-025-57003-5
延伸阅读：
《双特异性抗体（BsAb）与癌症专利全景分析-2025版》
《即时诊断应用的生物传感器技术及市场-2022版》
