Nieuwe studie onthult nieuwe technologie voor plasmascheiding met behulp van magneten

Een team van onderzoekers, verbonden aan UNIST, heeft onlangs een hemolysevrij en zeer efficiënt bloedplasmascheidingsplatform onthuld. Gepubliceerd in het nummer van mei 2021 van Klein, is deze doorbraak geleid door professor Joo H. Kang en zijn onderzoeksteam in de afdeling Biomedische Technologie van UNIST. Het onderzoeksteam verwacht dat de nieuwe technologie de nauwkeurigheid van point-of-care-bloedonderzoeken aanzienlijk zal verbeteren, wat de toegenomen vraag recentelijk heeft aangetoond.

In hun onderzoek gebruikte het onderzoeksteam diamagnetische afstoting van bloedcellen om bloedcellen en bloedplasma te scheiden. Zodra superparamagnetische ijzeroxide-nanodeeltjes (SPION’s) zijn toegevoegd aan volbloed, veranderen de SPION’s het bloedplasma in een paramagnetische toestand en worden dus alle bloedcellen afgestoten door magneten. Het onderzoeksteam verzamelde hemolysevrij plasma zonder verlies van plasma-eiwitten, bloedplaatjes en exosomen.

“Er zijn veel pogingen gedaan om verschillende methoden voor het scheiden van bloedplasma te ontwikkelen. Er zijn echter altijd beperkingen geweest, zoals verdunning van bloed, onzuiverheid van bloedcellen in plasma en hemolyse”, merkte professor Kang op. “Onze aanpak heeft deze onvervulde uitdagingen overwonnen en we kunnen een enorme impact hebben op in-vitro-diagnose zodra dit platform is vertaald in een commercieel point-of-care-apparaat.”

De ontwikkelde bloedplasmascheidingsmethode bereikte 100% van de plasmazuiverheid en 83,3% van de plasmavolumeterugwinningssnelheid zonder merkbare hemolyse of verlies van eiwitten in bloedplasma, wat ongrijpbaar was met de conventionele plasmascheidingsapparaten. Bovendien maakte deze methode een grotere terugwinning van bacterieel DNA uit het geïnfecteerde bloed mogelijk dan centrifugatie en immunoassays in volbloed zonder voorafgaande plasmascheiding.

“We hebben de beperkingen overwonnen van een op filters gebaseerde bloedplasmascheidingsmethode die mogelijk hemolyse zou kunnen induceren of een op microfluïdische chip gebaseerde plasmascheidingsmethode die de problemen heeft in een plasmaterugwinningssnelheid en zuiverheid”, zegt onderzoeksprofessor Seyong Kwon van de afdeling of Biomedical Engineering bij UNIST, de eerste co-auteur van de studie.

Het onderzoeksteam ontwikkelde ook een ultracompacte, goedkope, zeer nauwkeurige diagnostische chip die bloed direct kan testen zonder plasmascheiding. De diagnostische chip detecteerde prostaatspecifiek antigeen (PSA) eiwit, een biomarker voor de diagnose van prostaatkanker.

De ontwikkelde bloedplasmascheidingsmethode stelde hen ook in staat om bloedplaatjesrijk plasma (PRP) te verzamelen. Dit vermogen is belangrijk omdat recente studies hebben aangetoond dat bloedplaatjes kunnen worden gebruikt als biomarker voor de diagnose van kanker of diabetes. “In tegenstelling tot een complex proces van de conventionele centrifugatiemethode om PRP te verzamelen, kan onze methode eenvoudig PRP verzamelen door alleen de stroomsnelheden af ​​te stemmen”, zegt Jieung Oh, de eerste co-auteur van het onderzoek.

Deze studie is gezamenlijk uitgevoerd door Min Seok Lee van de afdeling Biomedical Engineering van UNIST die ook aan deze studie heeft deelgenomen. Dit werk werd bestudeerd in samenwerking met professor Joonwoo Jeong en onderzoeksprofessor Eujin Um in de afdeling Natuurkunde van UNIST. De bevindingen van dit onderzoek zijn gepubliceerd in de online versie van Klein op 12 mei 2021 en geselecteerd als achteromslagafbeelding. Dit werk werd ondersteund door Samsung Research Funding Center for Future Research, de National Research Foundation of Korea (NRF) subsidie ​​gefinancierd door de Koreaanse overheid (MSIT) en Basic Science Research Program via de National Research Foundation of Korea (NRF) gefinancierd door het ministerie van Onderwijs.

Deze studie is gezamenlijk uitgevoerd door professor Joonwoo Jeong en professor Eujin Um van de afdeling Natuurkunde van UNIST. Het is ook deelgenomen door Min Seok Lee van de afdeling Biomedische Technologie van UNIST. Het werd online beschikbaar gesteld in mei 2021 voorafgaand aan de definitieve publicatie in Klein in juni 2021.