NTU的科學家們發明了一種硬幣大小的設備，能夠在短短30分鐘內直接從一管血液中分離出血漿，與當前的黃金標準多步離心過程相比，這種方法更方便高效。
南洋理工大學的科學家開發了ExoArc，只需一個步驟，即可精確、溫和地去除99.9%以上的血細胞和血小板，從而達到高血漿純度，這將大大加快臨床分析和篩選特定跡象的生物標誌物的速度某些癌症和疾病。
為進行概念驗證，該團隊構建了一個可攜式原型設備來容納 ExoArc 晶片，該晶片具有用於調整設置的大型觸摸屏介面，以及用於處理血液樣本和收集血液樣本的內部泵和管道。分離的血漿。
該團隊與新加坡國家癌症中心 (NCCS)、陳篤生醫院 (TTSH)和新加坡科學技術研究局 (A*STAR) 的臨床醫生科學家一起，通過分析血漿的 microRNA 圖譜對 ExoArc 進行了臨床驗證在健康人和癌症患者中使用生物標記物組進行研究，發現它能夠高度準確地診斷非小細胞肺癌。
在精準醫療的另一個實際用例應用中，純化的血漿還可用於篩查和區分健康個體與 2 型糖尿病患者。
ExoArc目前已通過南洋理工大學創新與企業公司NTUitive提交了兩項專利申請，其研究成果最近發表在美國化學會旗下期刊《ACS Nano》上。
（左起）NTU侯漢偉副教授, 研究員 Leong Sheng Yuan, 研究工程師Lok Wan Wei, 陳篤生醫院高級顧問教授 Rinkoo Dalan,與 ExoArc原型系統的合照
來源：ntu
該研究的首席科學家、NTU副教授侯漢偉表示，團隊的目標是找到一種比離心機更快的解決方案，同時仍能產生高質量的血漿，用於疾病篩查和研究。
「自從第一台離心機發明近160年以來，大約50年前，現代高速離心機成為實驗室準備血樣的標準工具。儘管有這些進步，分離像血液這樣的複雜液體仍然是一項挑戰，血液包含各種細胞類型和廣泛的生物材料，」侯副教授解釋說。
「通過利用晶片中微小通道中獨特的流動現象，我們現在可以根據大小高效地分離小的生物材料，而不使用任何物理膜或過濾器。我們已將這一突破技術轉化為一個小型桌面印表機大小的設備，該設備特有一次性塑料晶片，以防止臨床測試中的交叉污染。」
論文的共同作者、NCCS醫學腫瘤科高級顧問兼新加坡國立大學杜克—新加坡研究所肺部中心研究主任Darren Lim教授解釋了高質量血漿的重要性。
"減少血細胞降解帶來的污染對於診斷測試的準確性至關重要。我們的研究表明，這種設備能夠加快並提高臨床診斷的精確度，顯著減少檢測結果的等待時間，減少患者的焦慮，並最終改善他們的整體護理。這對癌症治療尤為重要"，Lim教授說。
分離原理示意圖
來源：ACS Nano
在另一項展示其廣泛應用的示例中，團隊使用ExoArc研究了健康個體和2型糖尿病患者血漿樣本中的微RNA分子，使用定量聚合酶鏈反應（PCR）。
僅從一管血中，他們識別了293種不同的微RNA分子。研究團隊還發現，2型糖尿病患者的血漿和細胞外囊泡中的微RNA譜與健康參與者相比具有不同的組成。這表明ExoArc在幫助分離和識別與疾病相關的生物標誌物方面的潛力。
陳篤生醫院專門從事糖尿病和內分泌學的高級顧問副教授Rinkoo Dalan表示，初步結果很有希望，顯示了ExoArc有能力推動精準醫學的潛力。
「這項技術可以幫助臨床醫生更好地預測和管理慢性代謝狀況如糖尿病的併發症，通過提供更準確、及時和個性化的信息。通過準確檢測特定生物標誌物，我們可以根據每個患者的獨特需求量身定製治療，從而可能改善結果並提高護理質量，」同時也是李光前醫學院教學團隊成員的Dalan副教授說。
具有不同長度(迴路數)和曲率半徑的ExoArc設計示意圖
來源：ACS Nano
以下是這項研究的一些詳細數據，一起來學習吧~
使用流式細胞儀分析表征PF
來源：ACS Nano
從不同抗凝劑的血液中分離的血漿中殘餘細胞、血小板和血小板因子的比較
來源：ACS Nano
使用ExoArc可忽略的血小板活化
來源：ACS Nano
參考文獻
High-Throughput Microfluidic Extraction of Platelet-free Plasma forMicroRNA and Extracellular Vesicle Analysis」, published in ACS Nano, 13 Feb 2024.
