Внеклеточные везикулы — это клеточные мессенджеры, которые можно найти в крови. При раке, сердечно-сосудистых заболеваниях и заболеваниях крови везикулы переносят специфические молекулы, связанные с заболеванием (биомаркеры), которые можно использовать для диагностики этих заболеваний. Однако выделить везикулы из крови сложно, потому что они представляют собой крошечные частицы размером всего 30–1000 нанометров.Современные методы экстракции клинически утомительны, трудоемки и дороги, с низкой производительностью и плохой чистотой экстракта.
В этом исследовании ученые использовали микрожидкостную центробежную технику, при которой вращающийся ротор создает давление, заставляя образец крови пациента проходить через микроскопические каналы специально разработанного микрожидкостного чипа. Центробежная сила, приводящая в движение это извлечение, аналогична силе перегрузки, испытываемой при катании на американских горках, только намного сильнее.Образец крови сначала добавляется во входное отверстие чипа, а затем чип помещается на платформу центробежного разделения и экстракции наночастиц (μCENSE).
Затем μCENSE загружают в стандартную лабораторную настольную центрифугу и центрифугируют. Для отделения крови и пузырьков требуется менее восьми минут, а экстракт можно удалить из выпускного отверстия для чипа. Это в сто раз быстрее, чем метод высокоскоростной ультрацентробежной обработки, который использовался в прошлом.
Платформа μCENSE была разработана для увеличения внешнего силового поля в пределах меньшего радиуса, минимизируя центробежную силу и требования времени.«Когда мы вращаем микрожидкостный чип, образец во входном отверстии начинает мигрировать или перемещаться в этот изогнутый канал», — сказал Чви Тек Лим, руководитель исследования. «Оказавшись там, центробежные силы начинают отделять более мелкие везикулы от более крупных частиц, потому что силы, действующие на везикулы разного размера, различны. Таким образом, по мере того, как они перемещаются от входа к выходу, они начинают разделяться на разные зоны. частицы остаются около внутренней стенки канала, а более крупные частицы движутся к внешней стенке канала, и это разделяет их на два выхода ". Этот процесс похож на то, как вращается сепаратор для удаления сливок с верхней части молока.После выделения молекулярное содержание везикул можно проверить на наличие определенных биомаркеров болезни.
Этот процесс включает исследование содержания нуклеиновой кислоты и белка. Для этого исследования группа успешно продемонстрировала, что μCENSE способен отделять и обогащать везикулы из жидкой среды, подвергающейся воздействию клеток, выращенных в лаборатории, показав присутствие белкового биомаркера везикул, CD63.Платформа μCENSE очень универсальна для множественных микромасштабных манипуляций, поскольку микрожидкостный чип можно перепроектировать для наночастиц, которые необходимо извлечь.В настоящее время группа Лима разрабатывает дизайн прототипа чипа для увеличения его производительности и оптимизации для клинических испытаний. «Мы уже пытаемся провести испытания на клинических образцах пациентов», — сказал Лим.
В конечном итоге он надеется использовать этот метод, чтобы определить, какие биомаркеры будут полезны при обнаружении рака.