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我们已经开发了一种高效捕获循环癌细胞的通用分析方法。该方法基于磁/电浆子混合纳米载体和一种新型微流控腔(左上图)。在这项实验中，癌细胞被抗体偶联的磁性纳米载体特异性地靶向，并在微流控腔中通过磁力与正常血细胞分离。

随后用免疫荧光染色将ctc与正常血细胞区分(左下图)。另外，捕获的ctc可以使用近红外(NIR)激发的光声(PA)成像检测，然后收集用于下游分析。

我们在结肠，乳腺和皮肤癌的细胞模型中证明了该平台可以容易地适应各种生物标志物，靶向表面受体分子和上皮衍生的癌细胞的细胞内生物标志物。当两种癌症生物标志物用于细胞捕获时，全血的实验显示出大于90％的捕获效率（右图。）

因此，免疫靶向磁性纳米载体与微流体的结合提供了一个很有前景的平台，可以克服循环中肿瘤细胞的异质性问题，从而提高当前CTC检测的有效性。

详情见:Wu CH, Huang YY, Chen P, Hoshino K, Liu H, Frenkel EP, Zhang JXJ, Sokolov KV。用于捕获癌细胞的多功能免疫磁性纳米载波平台， ACS Nano v. 7(10): 8816-8823, 2013。

星状金纳米粒子的偏振显微镜原位监测生物分子。左边的影片显示了单个约40nm egfr靶向的星状金纳米颗粒与单个SiHa宫颈癌细胞之间的相互作用。通过抑制单元散射信号的交叉偏振器，在暗场反射模式下获得图像。

在右边的影片中，暗场图像与从同一视场拍摄的相衬图像重叠，以显示细胞位置。注意无束缚粒子在视场中快速移动的存在。结合粒子显示出与受体结合一致的较慢的定向运动。

通过星状金纳米颗粒的高效光退偏，可以在交叉偏振成像中对生物分子进行强有力的检测，在交叉偏振成像中，细胞的内在光散射显著降低。成像可以在没有信号退化的情况下，以单分子灵敏度进行。

更多详情见:Aaron J, de la Rosa E, Travis K, Harrison N, Burt J, José-Yacamán M, Sokolov K，星状金纳米颗粒的偏振显微镜用于生物分子的原位监测。光学表达诉16（3）：2153-2167，2008。

聚乙二醇（PEG）表面涂层广泛用于将隐形性能呈现给生物应用中的纳米颗粒。然而，半胱氨酸和胱氨酸的生理浓度可以从金纳米粒子（GNP）表面中置换甲氧基-PEG-硫醇分子，其在24小时内导致巨噬细胞的蛋白质吸附和细胞摄取（示意图顶部排）。

我们通过在聚乙二醇和巯基之间加入烷基连接剂来解决这个问题，该连接剂在金表面和聚乙二醇亲水性外层之间提供疏水屏蔽层。mpeg -烷基-巯基醇涂层大大降低了gnp -烷基- peg颗粒对蛋白质的吸附和巨噬细胞对蛋白质的吸收(图示底部一行)。这对生物系统金纳米颗粒的设计具有重要的意义。

透射的亮场图像显示细胞与GNP-PEG(上一行)或gnp -烷基- peg(下一行)孵育24小时。纳米颗粒在完全培养基中预培养1天、3天和5天。纳米粒子的存在很容易在细胞处理GNP-PEG作为暗对比，因为粒子吸收光，而gnp -烷基- peg样品中没有可检测到的可见粒子。

比例尺大约是20微米。

更多详情见:Larson TA, Joshi PP, Sokolov K。通过疏水屏蔽阻止蛋白质吸附和巨噬细胞吸收金纳米颗粒， ACS Nano v. 6(10): 9182- 9190,2012。

我们开创了一种原位成像分子组装动态行为的新方法。该方法基于纳米粒子等离子体共振耦合(NPRC)，结合高光谱光学成像和统计图像分析。

作为生物传感工具的NPRC的主要强度与等离子体纳米颗粒组件的复杂光学行为有关。

与纳米尺度生物分子三维组织变化相关的光学性质的强烈变化，促进了与观察下的生物过程的统计关联的发展。

该方法正在活细胞信号转导动力学研究、药物筛选、分子检测和分子治疗监测等方面得到应用。

更多详情见:Aaron J, Travis K, Harrison N, Sokolov K。基于纳米粒子等离子体共振耦合的活细胞分子组装动态成像。纳米字母v.9（10）：3612-3618,2009。

我们的实验室一直在开发多模式磁等离子体纳米粒子，可用于多种成像模式，包括光学(左:表达EGFR的癌细胞的暗场图像)，MRI(不同浓度标记EGFR(+)细胞的t2加权图像;检测限约30-40标记细胞每0.0225 mm3体素与4.7T系统)，光声(未显示)分子成像和光热癌症治疗。

有关详细信息，请参阅：
a. Larson TA, Bankson J, Aaron J, Sokolov KV。混合等离子体磁性纳米粒子作为分子特异性药物，用于肿瘤细胞的MRI/光学成像和光热治疗。纳米技术18,325101：8 PP，2007

湾Larson T，Travis K，Joshi P，Sokolov K，纳米粒子用于靶向治疗和诊断。在：生物医学光学手册, Eds。Boas, Pitris and Ramanujam, Taylor & Francis Books, Inc.， 697-721页，2011。

我们已经证明治疗性抗体(Abs)的多价表现可以影响其生物学功能。

我们证明，与抗egfr抗体(西图昔单抗，C225)结合的多模态磁等离子体纳米颗粒协同诱导非小细胞肺癌细胞的自噬和凋亡，与相同数量的自由抗体相比，显著提高治疗疗效(约3倍);游离抗体未诱导细胞自噬。

我们还表现出在肺异种移植癌模型中的C225-AUNP缀合物的体内抗肿瘤活性效力，其对使用免费的C225抗体治疗没有生长抑制反应。

有关详细信息，请参阅：
横山T, Tam J, Kuroda S, Scott AW, Aaron J, Larson T, Shanker M, Correa AM, Kondo S, Roth JA, Sokolov K*， Ramesh R.*egfr靶向的混合等离子体磁性纳米颗粒协同诱导非小细胞肺癌细胞自噬和凋亡， PLoS ONE v.6(11): e25507, 13页，2011(*通讯作者)