Oscillerende microbellen sorteren exosomen uit bloed in minuten, het overslaan van chemicaliën en centrifuges

Exosomen, uitgescheiden door de meeste cellen, dragen biologische informatie en eiwitten die dienen als niet -invasieve biomarkers voor het diagnosticeren en voorspellen van ziekteprogressie en metastase. De snelle isolatie van exosomen van hoge zuiverheid van verschillende biofluïden, zoals onverdunstig volbloed, plasma en serum, blijft echter een uitdaging.

Akoestische methoden, gebruik van akoestische golven voor zachte, contactloze manipulatie, bieden een veelbelovend pad. Het effectief isoleren van nanoschaaldeeltjes zoals exosomen rechtstreeks rechtstreeks uit complexe vloeistoffen zoals volbloed blijft een uitdaging. Deze moeilijkheid is deels vanwege de akoestische diffractielimiet, die de strakheid beperkt waarmee akoestische golven kunnen worden gefocust en gecontroleerd, waardoor de ontwikkeling van nano-scheidingstechnieken kan worden belemmerd.

In een studie gepubliceerd in De wetenschap vorderta research team led by Academician Zheng Hairong and Prof. Meng Long from the Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) of the Chinese Academy of Sciences, collaborating with Prof. Tian Zhenhua from Virginia Tech, US, developed oscillating microbubble array–based metamaterials (OMAMs) for efficiently isolating exosomes from undiluted whole blood without labeling or pretreatment procedures.

OMAMS, multifunctionele instelbare ultradeep -subgolflengtemetamaterialen, maken het genereren van meerdere willekeurige akoestische velden met ultradeeP -subgolflengte -resolutie mogelijk, vergemakkelijkt het schakelen tussen verschillende akoestische energievelden en zorgt voor ruimtelijke kleermaak van akoestische golven. Gebruikmakend van akoestische stralingskrachten en akoestische streaming, vangen ze grotere deeltjes zoals bloedcellen, filteren het monster effectief en laten kleinere exosomen door.

Om de mechanismen van deeltjes te begrijpen, hebben de onderzoekers het omams -platform ontworpen en ontwikkeld als een zeer efficiënte, herbruikbare nanofilter met 46.750 microbellen. Dit breidde het cross-scale vermogen van akoestische manipulatie uit, in situ isolatie van exosomen met hoge zuiverheid uit volbloedmonsters.

Er werd vastgesteld dat OMAM’s in ongeveer drie minuten met 93% zuiverheid van 93% -zuiverheid kunnen isoleren, zonder chemische reagentia of voorbehandelingen zoals centrifugatie en filtratie, en het afstemmen van microbubbuble-oscillatie-amplitudes zorgt voor verdere grootte-gebaseerde isolatie van exosoomsubpopulaties in verschillende gemiddelde diameter, het demonstreren van veelzijdige akoestische tunability.

In vergelijking met bestaande methoden biedt het OMAMS-platform een ​​aanzienlijk snellere, eenvoudigere en potentieel meer kosteneffectieve methode voor het verkrijgen van exosomen van hoge zuiverheid rechtstreeks uit klinische monsters. Dit vermogen is cruciaal voor het bevorderen van diagnostiek van vloeibare biopsie en het ontwikkelen van op exosoom gebaseerde therapeutica.

“We verwachten dat de OMAM’s ten goede komen aan exosoomgebaseerd biologisch onderzoek en klinische toepassingen, evenals de ontwikkeling van op afstelbare metamateriaal gebaseerde akoestische lenzen en transducers,” zei prof. Meng.