NTU的科学家们发明了一种硬币大小的设备，能够在短短30分钟内直接从一管血液中分离出血浆，与当前的黄金标准多步离心过程相比，这种方法更方便高效。
南洋理工大学的科学家开发了ExoArc，只需一个步骤，即可精确、温和地去除99.9%以上的血细胞和血小板，从而达到高血浆纯度，这将大大加快临床分析和筛选特定迹象的生物标志物的速度某些癌症和疾病。
为进行概念验证，该团队构建了一个便携式原型设备来容纳 ExoArc 芯片，该芯片具有用于调整设置的大型触摸屏界面，以及用于处理血液样本和收集血液样本的内部泵和管道。分离的血浆。
该团队与新加坡国家癌症中心 (NCCS)、陈笃生医院 (TTSH)和新加坡科学技术研究局 (A*STAR) 的临床医生科学家一起，通过分析血浆的 microRNA 图谱对 ExoArc 进行了临床验证在健康人和癌症患者中使用生物标记物组进行研究，发现它能够高度准确地诊断非小细胞肺癌。
在精准医疗的另一个实际用例应用中，纯化的血浆还可用于筛查和区分健康个体与 2 型糖尿病患者。
ExoArc目前已通过南洋理工大学创新与企业公司NTUitive提交了两项专利申请，其研究成果最近发表在美国化学会旗下期刊《ACS Nano》上。
（左起）NTU侯汉伟副教授, 研究员 Leong Sheng Yuan, 研究工程师Lok Wan Wei, 陈笃生医院高级顾问教授 Rinkoo Dalan,与 ExoArc原型系统的合照
来源：ntu
该研究的首席科学家、NTU副教授侯汉伟表示，团队的目标是找到一种比离心机更快的解决方案，同时仍能产生高质量的血浆，用于疾病筛查和研究。
“自从第一台离心机发明近160年以来，大约50年前，现代高速离心机成为实验室准备血样的标准工具。尽管有这些进步，分离像血液这样的复杂液体仍然是一项挑战，血液包含各种细胞类型和广泛的生物材料，”侯副教授解释说。
“通过利用芯片中微小通道中独特的流动现象，我们现在可以根据大小高效地分离小的生物材料，而不使用任何物理膜或过滤器。我们已将这一突破技术转化为一个小型桌面打印机大小的设备，该设备特有一次性塑料芯片，以防止临床测试中的交叉污染。”
论文的共同作者、NCCS医学肿瘤科高级顾问兼新加坡国立大学杜克—新加坡研究所肺部中心研究主任Darren Lim教授解释了高质量血浆的重要性。
"减少血细胞降解带来的污染对于诊断测试的准确性至关重要。我们的研究表明，这种设备能够加快并提高临床诊断的精确度，显著减少检测结果的等待时间，减少患者的焦虑，并最终改善他们的整体护理。这对癌症治疗尤为重要"，Lim教授说。
分离原理示意图
来源：ACS Nano
在另一项展示其广泛应用的示例中，团队使用ExoArc研究了健康个体和2型糖尿病患者血浆样本中的微RNA分子，使用定量聚合酶链反应（PCR）。
仅从一管血中，他们识别了293种不同的微RNA分子。研究团队还发现，2型糖尿病患者的血浆和细胞外囊泡中的微RNA谱与健康参与者相比具有不同的组成。这表明ExoArc在帮助分离和识别与疾病相关的生物标志物方面的潜力。
陈笃生医院专门从事糖尿病和内分泌学的高级顾问副教授Rinkoo Dalan表示，初步结果很有希望，显示了ExoArc有能力推动精准医学的潜力。
“这项技术可以帮助临床医生更好地预测和管理慢性代谢状况如糖尿病的并发症，通过提供更准确、及时和个性化的信息。通过准确检测特定生物标志物，我们可以根据每个患者的独特需求量身定制治疗，从而可能改善结果并提高护理质量，”同时也是李光前医学院教学团队成员的Dalan副教授说。
具有不同长度(回路数)和曲率半径的ExoArc设计示意图
来源：ACS Nano
以下是这项研究的一些详细数据，一起来学习吧~
使用流式细胞仪分析表征PF
来源：ACS Nano
从不同抗凝剂的血液中分离的血浆中残余细胞、血小板和血小板因子的比较
来源：ACS Nano
使用ExoArc可忽略的血小板活化
来源：ACS Nano
参考文献
High-Throughput Microfluidic Extraction of Platelet-free Plasma forMicroRNA and Extracellular Vesicle Analysis”, published in ACS Nano, 13 Feb 2024.
