新型微流体装置利用声学快速分析血液 2017-06-01 08:01:07

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这个示意图显示了一个微流体装置,利用声波将外泌体(粉红色球体)与血液中的其他成分分离

由蒙西吴,明道,Subra Suresh,Yoel Sadovsky和Tony Jun Huang提供工程师团队开发了一种新的微流体装置用途声音快速分析血液中的癌症和其他疾病的特征细胞分泌称为外泌体的纳米级包,从身体的一个部分向另一个部分传递重要信息麻省理工学院和其他机构的科学家现在设计了一种拦截这些信息的方法,可以使用诊断癌症或胎儿异常等问题他们的新设备使用微流体和声波的组合将这些外泌体与血液隔离开发研究人员希望将这项技术整合到便携式设备中,该设备可以分析患者血液样本以便快速诊断,而不涉及今天常用的繁琐耗时的超速离心法“这些exos omes通常含有特定分子,这些分子是某些异常的标志

如果你将它们从血液中分离出来,你就可以进行生物分析,看看它们揭示了什么,“麻省理工学院材料科学与工程系主任研究科学家Ming Dao说道

这项研究的作者,出现在9月18日的美国国家科学院院刊上

该论文的高级作者还包括新加坡南洋理工大学候任主席Subra Suresh,麻省理工学院Vannevar Bush工程荣誉教授,以及麻省理工学院前工程学院院长; Tony Jun Huang,杜克大学机械工程与材料科学教授; Magee-Women研究所所长Yoel Sadovsky该论文的主要作者是Duke研究生Mengxi Wu声音分类2014年,同一个研究小组首先报告他们可以通过将细胞暴露在声波中来分离细胞一个微小的通道这种技术提供了一种比其他细胞分选技术更温和的替代方案,这种技术需要用化学物质标记细胞或使它们暴露于可能损害它们的更强的机械力

从那时起,研究人员已经证明这种技术可用于分离罕见的从血液样本中循环肿瘤细胞在他们的新研究中,他们着手捕获外泌体这些囊泡,通常直径约30至150纳米,可携带蛋白质,RNA或其他重要的细胞分子

以前的研究表明,外泌体内容物可以作为癌症,神经退行性疾病和肾脏疾病等疾病的标志物

但是,exis用于分离外泌体的方法需要高速离心,这需要将近24小时才能完成,使用不便携的大型机器高离心力也会损坏囊泡“声波声波更加温和”,Dao说“这些粒子是在它们被分离时只经历一秒或更短的力,这是一个很大的优势“研究人员的原始声学细胞分选装置由暴露于两个倾斜声换能器的微流体通道组成当这些换能器产生的声波遇到时彼此相反,它们形成驻波,产生一系列压力节点每当细胞或粒子流过通道并遇到一个节点时,压力引导细胞离中心稍远一点细胞运动的距离取决于大小和其他属性例如可压缩性,使得可以在它们到达通道末端时分离不同尺寸的细胞外来体,研究人员构建了一个装有两个这样的单元的装置

首先,声波用于从血液样本中去除细胞和血小板

一旦细胞和血小板被移除,样本就会进入第二个微流体单元,它使用声音更高频率的波将外泌体与稍大的细胞外囊泡分离使用这种装置,处理100微升未稀释的血液样本需要不到25分钟“新技术可以解决当前外泌体分离技术的缺点,例如漫长的周转时间,不一致性,低产量,污染和不确定的外泌体完整性,“黄说:”我们希望提取高质量的外泌体,就像按下按钮并在10分钟内获得所需样品一样简单“这项工作提供了一种通过微流体和声学的独特组合从人体液体样本中捕获外泌体的新方法,使用最先进的微加工技术,”Suresh说“这种方法能够分离这些纳米级囊泡,基本上没有改变它们的生物或物理特性,为开发评估人类健康以及疾病的发生和发展的新方法提供了吸引人的可能性“外来体在流经微流体通道时与其他囊泡分离,由声波引导清晰签署这种新的外泌体分离方法“可能会为疾病诊断和预后提供新的范例,”伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校机械科学与工程教授Taher Saif说道

“这篇论文提出了一种无创,无标签,生物相容性,片上方法以超高精度快速从血液中分离外泌体,“Saif说,没有参与研究的人研究小组现在计划利用这项技术寻找可以揭示疾病状态的生物标志物他们有国家卫生研究院联合资助寻找与异常妊娠相关的标志物,他们相信这项技术可以用于帮助诊断其他健康状况“新的声学流体技术有可能显着改善从血液和其他体液中分离外泌体和其他细胞外囊泡的过程,”Sadovsky说:“这将为研究增添新的内容进入“液体活组织检查”,并促进细胞外囊泡的临床应用,以告知难以获取的器官的生理和健康,例如人类怀孕期间的胎盘“该研究由美国国立卫生研究院和国家科学研究院资助基金会出版物:Mengxi Wu,等“通过整合声学和微观分离从全血中分离外泌体luidics,“PNAS,2017; doi:101073 / pnas1709210114资料来源:麻省理工学院新闻的安妮特拉弗顿