Etiketfri og biokompatibel magnetisk separation på chip muliggør effektiv udvinding af exosomer

Exosomer er lipid-dobbeltlags nanoskala membranpartikler (typisk <200 nm i størrelse) udskilt af adskillige celletyper. Da exosomer udviser en naturligt afledt sammensætning og fungerer som intercellulære kommunikationsværktøjer gennem overførsel og levering af biomolekyler, har de vist et stort potentiale inden for områderne smart drug delivery og flydende biopsi.

På grund af exosomes nanoskalastørrelse (30-200 nm) og lav opdriftstæthed er deres isolering og oprensning fra komplekse biologiske væsker dog stadig udfordrende.

For nylig udviklede et forskerhold ledet af prof. Yang Hui fra Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT), det kinesiske videnskabsakademi, et mærkefrit og biokompatibelt magnetisk separationssystem på chip til effektiv ekstraktion af exosomer fra cellekultursupernatant.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Lab on a Chip .

I denne undersøgelse konstruerede forskerne et mærkefrit magnetisk separationssystem på chip baseret på princippet om negativ magnetoforese. Kerneenheden i systemet er et magnetisk modul med ultrahøj gradient magnetfelt, bestående af symmetrisk fordelte permanente magneter, højmagnetisk permeabilitet perm-legeringer, samt on-chip magnetiske polarrays.

Baseret på det magnetiske modul kan systemet generere en ultrahøj magnetisk feltgradient i mikrofluidkanaler til prøveekstraktion. Således kan biologiske prøver med ekstremt lille størrelse (i nanometer) indsamles, og størrelsesopløsningen til at skelne prøver af forskellige størrelser er stærkt forbedret sammenlignet med eksisterende teknikker.

"Ved at bruge on-chip magnetiske polarrays øges den magnetiske feltgradient i mikrokanalen drastisk. Derfor realiseres den negative magnetoforetiske adskillelse på chip med størrelsesopløsning på nanometer ved hjælp af en ferrofluid med ekstrem lav koncentration," sagde Dr. Zeng Lin, førsteforfatter af denne undersøgelse. "Bioprøvernes levedygtighed er stærkt forbedret i ferrofluid med lav koncentration."

Ydermere præsenterede forskerne en biokompatibel ferrofluid-opløsning, som kan opfylde behovene for at adskille exosomer og bevare deres bioaktivitet på samme tid. Ved at bruge et sådant biokompatibelt ferrofluid opnår systemet adskillelse af exosomer med høj renhed og høj genvindingshastighed.

"Det foreslåede mikrofluidiske system giver potentialer for exosomforskning og exosom-baseret sygdomsdiagnose og behandling," sagde prof. Yang. + Udforsk yderligere

Forbedring af adskillelse af plastaffald med magnetiske felter