“虚拟支柱”分离和Blood-Based纳米颗粒

杜克大学的工程师们开发了一种装置,利用声波分离和最小的粒子在几分钟内的血液中发现。技术是基于一个概念叫做“虚拟支柱”,可以促进科学研究和医学应用。

称为“小细胞外囊泡”的微小生物纳米粒子(股票)释放每一种类型的细胞在体内被认为扮演重要角色在细胞间的沟通和疾病传播。新技术,被称为声波通过Wave-pillar激发共振纳米尺度分离,简称回答,不仅将这些纳米粒子从biofluids在10分钟内,它还成大小分类类别认为独特的生物学作用。

“这些纳米粒子在医学诊断和治疗有巨大的潜力,但目前的技术分离和排序需要几个小时或几天,不一致,产生低收益率或纯度,遭受污染,有时破坏纳米颗粒,”托尼说小君,威廉•贝文特聘教授杜克大学的机械工程和材料科学。

“我们想要提取和排序优质股票简单推按钮,得到所需的样品比需要洗澡,”黄说。

最近的研究表明,股票是由几组不同的大小(例如,小于50纳米,60和80纳米之间,和90至150纳米)。每个尺寸都是认为有不同的生物学性质。

最近发现的兴奋的人员,因为他们的亚种群有可能签订革新领域的非侵入性诊断,如癌症和老年痴呆症的早期检测。但粒子还没有发现进入临床设置。

黄说这主要是由于相关的困难分离和隔离这些纳米级签订的亚种。迎接这一挑战,黄,他的博士生金鑫,加州大学洛杉矶分校和合作者,哈佛,答案和Magee-Womens研究所开发的平台。

设备使用一个双传感器来生成一个站围绕一个狭窄的声波,封闭通道充满液体。声波“泄漏”液体中心通过通道墙壁和与原站声波。精心设计的壁厚,通道尺寸和声音的频率,这种交互产生共振,形成“虚拟支柱”的中心通道。

每一个虚拟支柱本质上是一种高压half-egg-shaped地区。随着粒子试图跨越支柱,他们得到通道的边缘。颗粒越大,越大。通过调优的一系列虚拟柱子上创建微妙的力量旅游纳米颗粒,研究人员可以精确排序按大小分成不同的组由实验的需要。

“答案EV分馏技术是最先进的能力精确EV分离,并将大大影响电动汽车诊断的地平线,预测和液体活检,”David Wong说,加州大学洛杉矶分校主管口头/头部和颈部肿瘤研究中心。

在论文中,研究人员表明,他们的回答平台能成功签订分为三个亚组有96%的准确度的纳米颗粒较大的光谱和最小的80%的准确率。他们也显示灵活的系统,调整分组的数量和范围的大小与声波参数简单的更新。每个实验只需要10分钟才能完成,而其他方法如ultra-centrifugation可能需要几个小时或几天。

“由于其无接触充电成为自然,回答提供了生物纳米粒子的生物相容性的方法分离”。Zhang said. "Unlike mechanical filtration methods, which have fixed separation cutoff diameters, ANSWER offers a tunable approach to nanoscale separation, and the cutoff diameter can be precisely modified by varying the input acoustic power."

前进,研究者们将继续改善答案技术,可以有效净化等其他相关生物纳米粒子病毒,抗体和蛋白。

参考:张军,陈C,贝克尔R,等。解决细胞外囊泡的生物物理分离:声学纳米分离通过Wave-pillar激发共振(答案)。Sci副词。2022;8 (47):eade0640。doi:10.1126 / sciadv.ade0640

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