中国团队成功研发提取外泌体的新型片上磁性提取系统

中国团队成功研发提取外泌体的新型片上磁性提取系统

外泌体是平均大小约为200 nm 的脂质双层纳米级膜颗粒，由许多细胞类型分泌。外泌体在认知药物给药和液体活检领域显示出巨大的潜力，因为它们具有天然产生的成分，并通过转移和递送生物分子作为细胞间通讯工具。

Image Credit: / Meletios Verras

外泌体的大小为纳米级（30-200 nm），它们的浮力密度很低，因此很难将它们与复杂的生物体液分离。

近日，中科院深圳先进技术研究院（SIAT）杨辉教授的研究团队在中国科学院深圳先进技术研究院（SIAT）的指导下，研发了一种无标记且具有生物相容性的片上磁分离系统，用于有效提取外泌体。

基于负磁泳的思想，研究人员在这项研究中构建了一种无标记的片上磁分离装置。该系统的核心部件是一个具有极高梯度磁场的磁性模块，由片上磁极阵列、对称分布的永磁体和具有高磁导率的永磁合金组成。

该装置可以在微流控通道中产生超高的磁场梯度，用于基于磁性模块的样品提取。

因此，可以收集非常微小（以纳米为单位）的生物样本，并且现有方法显着增强了区分不同大小样本的能力。

通过使用片上磁极阵列，微通道中的磁场梯度急剧增加。因此，利用极低浓度的铁磁流体实现了纳米尺寸分辨率的片上负磁泳分离。在低浓度的铁磁流体中，生物样品的活力大大提高。

|小囊泡(sEV) 与许多疾病密切相关，因为它们携带各种生物标志物。从复杂的生物样本中有效分离sEV 是后续治疗和进一步疾病诊断的必要条件和先决条件。在这里，研究人员提出了一种无标记且生物相容的片上磁分离系统，用于从细胞培养上清液中高效提取sEV。通过片上超高梯度磁场模块，在分离微通道内部产生接近100 000 T m-1的磁场梯度。通过使用 200 nm 和 1000 nm 的荧光粒子模拟复杂样品中的sEV 和其他生物粒子，优化了系统设计和实验参数。流式细胞仪和提出的荧光强度分析方法均验证了200 nm颗粒的回收率和纯度分别可以达到84.91%和98.02%。然后，在分离系统中使用生物相容

性铁磁流体将sEV 从细胞培养上清液中分离出来。纳米粒子跟踪分析测试结果表明，sEVs的回收率和纯度分别为85.80%和80.45%，优于超速离心法所能提供的性能。

研究人员还提供了一种生物相容的铁磁流体溶液，可以满足外泌体分离的需求，同时保持其生物活性。该技术利用这种生物相容性铁磁流体以高纯度和高回收率分离外泌体。

Journal Reference:

Zeng, L., et al. (2022) Extraction of small extracellular vesicles by label-free and biocompatible on-chip magnetic separation. Lab on a Chip. doi:10.1039/d2lc00217e.

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