纽约(360Dx) -研究人员开发了一种结合声学和微流体的即时检测原型，可以从血液中分离微小的外体颗粒，加速了未来液体活检测试的潜力，可以检测出广泛的医疗状况。
杜克大学、麻省理工学院、匹兹堡大学马吉妇女研究所和南洋理工大学的开发人员正在开发这种设备，用于癌症、神经退行性疾病、心血管疾病、肾脏vwin德赢ac米兰合作疾病和肝脏疾病的早期检测。
他们的原型利用人类细胞的特性来分泌外泌体，外泌体是携带分子的纳米级包，可以发出疾病存在或不存在的信号。
在一个研究上周发表于美国国家科学院院刊，研究人员描述了一种结合微流体和声波将外泌体从血液中分离出来的设备。他们希望最终使用该技术作为便携式设备的基础，这种设备可以在不需要vwin德赢ac米兰合作实验室处理的情况下分析患者血液，也不需要目前在将外泌体作为疾病生物标志物分析之前分离它们的耗时方法。
该研究的高级作者之一、杜克大学机械工程和材料科学教授Tony Jun Huang在接受采访时表示，该团队即将完成一个生产原型，准备用于研究用途，明年初，他们应该准备好制造一个用于研究用途的系统，包括发现外泌体的生物标志物和癌症或胎盘健康的生物标志物监测。
2012年，黄与人合伙成立了一家名为Ascent Bio-Nano Technologies的公司，致力于该系统的商业化。研究人员表示，从长远来看，他们希望看到该平台作为一种应用在体外在护理点进行诊断。“然而，我们需要证明这项技术在研究中的用途，”黄说，“随着越来越多的人采用它，获得监管机构的批准vwin德赢ac米兰合作，将该工具作为诊断设备销售将变得容易得多。”
MGH系统生物学中心癌症项目主任Cesar Castro说:“外泌体作为可靠的生物标志物，越来越有吸引力，这推动了外泌体技术的研究。”卡斯特罗在MGH的团队正在开发一种基于外泌体的多路纳米等离子体检测方法，该方法将适用于临床工作流程。
他指出，外界对外泌体技术的热情受到其工作流程和现有方法产量的限制。他说:“通常情况下，繁琐的技术和生物标本的处理会干扰用于下游分析的衍生外泌体的纯度和质量。”
因此，Huang及其同事开发的vwin德赢ac米兰合作技术“反映了外泌体研究领域的重要进展，”Castro说。他指出，“该小组已经以其在声学分析方面的优势而闻名，为研究人员提供了一种非接触式解决方案”，不需要使用珠子，而且“基本上没有麻烦”。
麻省理工学院纳米力学实验室主任明道(Ming Dao)在一份声明中说，对不同血液成分进行无离心分选“可以大大降低液体活检分析所涉及的成本和处理时间”。
韩国蔚山国立科学技术研究院(UNIST)生物医学工程教授Yoon-Kyoung Cho最近告诉360Dx，许多研究小组都在研究外泌体的生物学功能，但开发基于外泌体的诊断测试是最近的事情。vwin德赢ac米兰合作
黄说，外泌体作为早期诊断的目标几乎是完美的，但研究人员一直面临着在测量之前分离它们的挑战。2014年，黄和他的同事报告说，他们可以将微米大小的细胞从血液中分离出来，方法是将它们暴露在声波中，使它们通过一个微小的通道流动。
在他们目前的研究中，他们已经证明了他们分离更小实体的能力。
外泌体的直径通常约为30至150纳米，它们的微小尺寸使其难以研究，并且难以从其原生生物液体中分离出来。黄说，其他研究人员使用超离心，这一过程涉及在离心机中旋转样品，但只能捕获生物流体中存在的纳米颗粒的一小部分。
黄说，离心旋转会产生约20万g的引力，将外泌体从血液中分离出来可能需要6个小时到几天的时间。他指出，这可能会破坏外泌体，并产生低于理想的产量，他补充说，超离心装置很昂贵，可能需要10万美元左右。
“消除对超离心的需求不仅对现有的研究人员有利，而且还为国内外新的研究人员和缺乏资金的实验室开辟了道路，”卡斯特罗说，“重要的是，这项技术提高产量和纯度的能力与现有珍贵临床材料的生物库很好地吻合。vwin德赢ac米兰合作因此，可以用更少的钱做更多的事情，(这)对患者和研究人员都是双赢的。”
Huang指出，他们的微流控原型是自动化的，允许单步在芯片上从整个生物流体中分离外泌体，具有高纯度和产率。
该设备产生一种高频声波，以一定角度传播到流过一根小管的液体样本上。通过仔细调整声波的角度和频率以适应通道的长度和粒子的大小，他们可以将大于1000纳米的粒子推入单独的通道。
研究人员说，这样可以去除血液中的白细胞、红细胞和血小板等元素。然后液体流过第二个腔室，在那里用同样的力过滤出所有小于130纳米的物质。
黄教授说:“不同尺寸、不同物理性质的生物制品在超声波应用下会受到不同的作用力。”“因此，颗粒在流体流动中有不同的轨迹，它们流向不同的出口。”这使得研究人员能够分离出外泌体，并将它们与其他粒子区分开来。
研究人员说，这种双阶段技术显示出能够分离出80%以上的外泌体，纯度为98%，并补充说，处理100微升未稀释的血液样本只需要不到25分钟。此外，他们的目标是将外泌体分离时间缩短到10分钟以内，黄说。
新加坡南洋理工大学(Nanyang Technological University)候任校长、卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)前校长苏布拉·苏雷什(Subra Suresh)在一份声明中说，这项研究“利用最先进的微加工技术，提供了微流体和声学的独特结合”。
黄指出，该团队正在开发一种一次性的微流控芯片，成本约为美元。当它大量注塑成型时。他说，一个与笔记本电脑大小类似的便携式系统，可以处理和显示微流控芯片的信号，成本不到3000美元。
在寻找早期癌症诊断的非侵入性方法的过程中，研究人员在过去几年里一直在开发基于液体活检的血液检测，以避免直接进行活检的挑战，包括与可能导致感染的侵入性操作相关的风险。
在开发液体活检测试的过程中，研究人员一直在研究检测循环肿瘤细胞和分别检测无细胞DNA。黄说，外泌体比循环肿瘤细胞和无细胞DNA更有优势，因为它们更丰富，寿命相对较长，可以从血液、尿液和脑脊液中获取。他补充说，外泌体也非常坚固和稳定，因为它们“能够保护其内容物不受细胞外环境的影响，并在多个冷冻和解冻周期中保存它。”
几个开发基于外泌体的方法的研究小组正瞄准最终发射在体外各种疾病的诊断测试。
卡斯特罗在哈佛大学和麻省理工大学的团队正在开发一种基于外泌体的多路纳米等离子体检测方法，用于高通量检测胰导管腺癌这是一种侵袭性的、通常无法手术的胰腺癌。
总部位于马萨诸塞州剑桥市的Exosome Diagnostics公司已经获得了该技术的许可，并正在探索将该检测方法与其技术相结合vwin德赢ac米兰合作投资组合外泌体测试，以潜在地进行基于外泌体的蛋白质和mRNA的同时测试。
Exosome Diagnostics还从哈佛大学和麻省医院正在开发的一个单vwin德赢ac米兰合作独项目中获得了技术许可。Hakho Lee在系统生物学中心的实验室正在开发基于外泌体的诊断测试几种疾病．
利用POC和高容量测试，该小组正在研究多种类型癌症的诊断，包括脑癌、结直肠癌、卵巢癌、胰腺癌和其他癌症。
为了开发一种膀胱癌诊断测试，Cho在UNIST的团队正在开发一种替代传统超离心的方法。它的圆盘实验室使用桌面，低重力离心机分离外泌体尿液30分钟内。
下一步，黄和他的同事们正致力于使用声波以无标签、非接触的方式分离出更小的纳米颗粒，如病毒。
研究人员还有一个正在进行的项目，预计将持续到2020年，寻找与异常怀孕相关的标记。该项目由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)资助。
卡斯特罗说，声波微流体装置的未来研究和验证需要考虑的因素包括声波激活血小板的可能性。“活化的血小板也可能脱落许多囊泡，这可能会产生不必要的噪音，”他指出。
他说，黄和他的同事们需要进一步明确如何扩大技术规模，以处理大批量的更高吞吐量。vwin德赢ac米兰合作