新的微流体装置使用声学来快速分析血液

该示意图显示了一种微流体装置，其使用声波与血液的其他组分分离外来肌肉（粉红色球）。由孟溪吴，明道，苏珊，杨萨科基及托尼君黄

一支工程师组织开发了一种新的微流体装置，使用声学来快速分析血液的血液，用于癌症和其他疾病的签名。

细胞分泌纳米级分组，称为外索，将重要信息从身体的一部分带到另一个部分。来自麻省理工学院和其他机构的科学家现在设计了一种拦截这些消息的方法，可用于诊断癌症或胎儿异常等问题。

他们的新装置使用微流体和声波的组合来与血液中分离这些外来肌瘤。研究人员希望将该技术纳入一个便携式设备，可以分析患者血液样本以快速诊断，而不涉及今天常用的繁琐的超速离心方法。

“这些外来物通常含有特定分子，即某些异常的签名。如果你从血液中孤立，你可以做生物学分析，看看他们揭示了什么，“麻省理工学院的材料科学与工程系和学习高级作者的主要研究科学家明达，出现在国家的工程中9月18日科学研究学院。

本文的高级作者还包括新加坡南洋技术大学的总裁斯科什，麻省理工学院的Vannevar布什教授Emeritus和MIT工程前院长的主席;杜克大学机械工程与材料科学教授Tony Jun Huang;玛吉 - 妇女研究所的主任Yoel Sadovsky。本文的领先作者是蒙西吴师傅研究生。

用声音排序

2014年，同一队的研究人员首先报道说，他们可以通过将它们暴露于声波时分离细胞，因为它们流过微小的频道。该技术提供了对其他单元分类技术的温和替代品，需要将细胞与化学物质标记或将它们暴露于可能损坏它们的机械力。

从那时起，研究人员已经表明，该技术可用于分离罕见的循环肿瘤细胞从血液样品中。在他们的新研究中，他们出发了捕获外来体。这些囊泡通常为直径约30至150纳米，可以携带蛋白质，RNA或其他重要的细胞分子。

以前的研究表明，外出含量可以作为癌症，神经退行性疾病和肾病等疾病的标志物。然而，用于隔离外来物的现有方法需要高速离心，这需要几乎24小时才能使用不便携的大型机器进行。高离心力也会损坏囊泡。

“声波声波很温和，”道说。“这些颗粒仅在分离时仅经历了第二或更少的力，这是一个很大的优势。”

研究人员原始声学电池分拣装置由暴露于两个倾斜的声学换能器的微流体通道组成。当这些换能器产生的声波彼此遇到时，它们形成产生一系列压力节点的站立波。每次电池或粒子流过通道并遇到节点时，压力会引导细胞一点偏离中心。电池移动的距离取决于尺寸和其他性质，例如可压缩性，使得可以通过到达通道的末端时分离不同尺寸的单元。

为了孤立外来体，研究人员建造了一个有两个这样的装置的装置。在第一，声波用于从血液样本中移除细胞和血小板。一旦移除细胞和血小板，样品进入第二微流体单元，其使用较高频率的声波与稍微较大的细胞外囊泡分离外来肌瘤。

使用此设备，处理100微升未稀释的血样需要不到25分钟。

“新技术可以解决现有技术的缺点，以外的外出隔离，如长的周转时间，不一致，低产量，污染和不确定的外向性诚信，”黄说。“我们希望在推动按钮并在10分钟内获得所需的样品，提取高质量外来体如同简单。”

Suresh说：“这项工作提供了一种新的方法，通过独特的微流体和声学组合来通过独特的微流体和声学组合来捕获人流体样本。”Suresh说。“这种方法的能力将这些纳米级囊泡分离，基本上没有改变它们的生物学或物理特征，提供了开发评估人类健康的新方法的吸引人可能性以及疾病的发病和进展。”

当流过微流体通道，由声波引导，外泌体与其他囊泡分离。

明确的签名

这种新的外容孤立方法“可能会迎来疾病诊断和预后的新范式，”伊利诺伊大学伊利诺伊州伊本纳 - 香槟大学机械科学与工程教授。“本文提出了一种非侵入性，无标记，生物相容性的片上方法，可以从具有超高精度的血液中迅速脱离外来体，”SaIF说，他不参与研究。

研究团队现在计划使用这项技术来寻求能够揭示疾病状态的生物标志物。他们与国家卫生研究院有联合授权，以寻找与异常怀孕相关的标记，他们认为该技术也可用于帮助诊断其他健康状况。

“新的声毒流体技术有可能大大改善从血液和其他体液中分离外来体和其他细胞内囊泡的过程，”萨达夫斯基说。“这将增加一个新的维度来研究”液体活检“，并促进细胞外囊泡的临床应用，告知人体难以进入的器官的生理和健康，例如人类怀孕期间胎盘。”

该研究由美国国立卫生研究院和美国国家科学基金会资助。

出版物：蒙溪吴，等。通过整合声学和微流体，“2017年PNAS”，“通过整合声学和微流体从全血中分离外血。 DOI：10.1073 / pnas.1709210114