癌细胞与材料表面的相互作用是生物界面化学研究中的前沿热点之一，对肿瘤诊断、抗癌药物筛选等具有重要意义。在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，中国科学院化学研究所有机固体重点实验室的科研人员在生物界面上癌细胞的特异识别与粘附调控方面取得了重要进展。
受免疫细胞与肿瘤细胞特异粘附界面的启发，研究人员不再将细胞简化为理想球体，而是还原其多尺度性，提出了结构匹配和分子识别协同的细胞粘附研究思路，打破了传统仅局限于分子水平识别的局限。他们设计制备了与癌细胞结构尺寸匹配的硅纳米线阵列表面，有效提高了靶向肿瘤细胞的捕获效率（Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 8970），并将微流控技术与硅纳米线细胞粘附界面结合，实现了高于97%的细胞捕获效率（Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 3084）。
在此基础上，研究人员将对血癌细胞特异性识别的核酸适配体修饰到硅纳米线阵列上，建立了一个酶响应的“高捕获易释放”细胞检测平台（Adv. Mater. 2011, 23, 4376）。为建立更普适的响应界面，研究人员将生物相容性好的热响应性聚（N-异丙基丙烯酰胺）引入硅纳米线表面，实现了温度响应的高效捕获与可控释放的癌细胞粘附界面（Adv. Mater. 2013, 25, 922）。该表面设计的独特之处在于利用牛血清蛋白易于吸附到疏水表面、而在亲水表面去吸附的特点，以牛血清蛋白为桥，介导癌细胞特异性抗体在界面上的吸附与去吸附。热响应聚合物在体温下疏水，室温下亲水，通过牛血清蛋白与界面之间的疏水相互作用，实现抗体在表面的吸附和去吸附。在体温下可对癌细胞进行特异性识别粘附，在室温下可将捕获的癌细胞释放。此外，牛血清蛋白本身具有抗非特异粘附的特点，降低了非靶向细胞的非特异粘附。该研究提供了一个无损的“高粘附易释放”细胞检测平台，捕获后释放细胞的存活率高达95.3±1.2%。
进一步，研究人员通过表面引发的链转移聚合反应将苯硼酸基聚合物刷引入硅纳米线表面，制备了对pH值和葡萄糖双重响应的界面（J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7603）。当pH 6.8时，苯硼酸聚合物与癌细胞表面唾液酸残基的结合常数远大于与葡萄糖的结合常数，从而可特异性粘附癌细胞；而当pH值升高到7.8时，苯硼酸聚合物与葡萄糖的结合常数大于与唾液酸的结合常数，使粘附的癌细胞从表面释放。通过改变pH值和葡萄糖浓度，实现了双响应的癌细胞特异粘附和去粘附的有效调控。该温和调控过程对细胞无明显损伤，细胞活性保持在95%以上。该研究为复杂生命体系中癌症检测与靶向药物传输提供了理论基础。
相关研究成果发表后引起广泛关注，被Wiley出版社选为Hot Topics，并被MaterialsViews、MaterialsViewsChina以及Global Medical Discovery作为新闻亮点报道。