微流体装置利用声学快速分析血液以识别疾病特征。

细胞分泌的exosomes纳米包称为携带重要的信息从身体的另一部分。麻省理工学院和其他机构的科学家们现在已经设计出一种方法来拦截这些信息，这些信息可以用来诊断癌症或胎儿畸形等问题。

本图显示的微流体装置，利用声波分离exosomes（粉色球）从血液其他成分。孟希武，明道，Subra Suresh礼，Yoel Sadovsky和Tony Jun Huang

他们的新装置结合使用微流体和声波从血液分离这些外来。研究人员希望将这一技术应用到便携式设备，能快速诊断病人的血液样本进行分析，而不涉及繁琐和费时的超速离心法常用的今天。PCBA加工

“这些外来往往包含的某些特定分子异常的签名。如果你将它们的血，你可以做生物分析和看到他们所揭示的，”明道说，在麻省理工学院材料科学与工程和研究的资深作者系首席研究科学家，在这月18日星期美国国家科学院诉讼出现的。

论文的资深作者还包括候任总统Subra Suresh，在新加坡南洋理工大学，麻省理工学院的退休工程教授Vannevar Bush，及前工程学院院长Tony Jun Huang，一个在麻省理工学院；杜克大学机械工程和材料科学教授；Yoel Sadovsky、麻吉的妇女研究所所长。该论文的第一作者是杜克大学研究生孟希武。

排序与声音

2014，同一组研究人员首次报告说，他们可以通过将细胞暴露在声波中，通过微小的通道将细胞分开。这种技术提供了一种更温和的替代其他细胞分类技术，这需要标记的细胞与化学品或暴露他们更强大的机械力，可能会损害他们。

从那时起，研究人员已经证明这项技术可以用来从血液样本中分离出罕见的循环肿瘤细胞。在新的研究中，他们开始捕获外来。这些囊泡通常直径约30至150纳米，可以携带蛋白质、RNA或其他重要的细胞分子。

以前的研究已经表明，exosome内容可以作为疾病如癌症、神经退行性疾病的标志物，和肾脏疾病，其中。然而，需要高速离心分离exosomes的现有方法，这需要近24个小时的表演，用一个大的机器，是不可移植的。高离心力也可以破坏囊泡。

“声波的声音要温和得多，”Dao说。“这些粒子在被分离时只经历了一秒钟或更少的力量，这是一个很大的优势。”

研究人员最初的声学细胞分选装置由一个微流体通道暴露在两个倾斜的声学换能器上。当这些换能器产生的声波相互接触时，它们形成驻波，产生一系列的压力节点。每当一个细胞或粒子流过通道并遇到一个节点时，压力引导细胞稍微偏离中心。细胞运动的距离取决于大小和其他性质，如可压缩性，使得在到达通道末端时可以分离不同大小的细胞。

分离exosomes，研究人员建立了一个装置，两个这样的单元串联。首先，声波被用来从血液样本中除去细胞和血小板。一旦细胞和血小板后，样品进入另一种微流体装置，它利用高频率的声波从稍大的胞外囊泡分离exosomes。

使用这种装置，只需不到25分钟，过程100微升稀释血液样本。

“新技术可以解决现有技术存在的不足外泌体分离，如周转时间长、不一致，产量低，污染，和不确定的外来体的完整性，”黄说。“我们想让中提取高质量的外来推按钮，得到所需的样品在10分钟内一样简单。”

“这项工作一个捕获外来人液体样品通过独特的微流体和音响组合新颖的方式提供，采用最先进的微细加工技术，”Suresh说。“这种方法能够分离这些纳米尺度的囊泡，基本上不改变它们的生物学或物理特性，为开发评估人类健康和疾病的发生和发展的新方法提供了诱人的可能性。”

一个清晰的签名

这种新方法外隔离”可能迎来疾病诊断和预后的一个新的模式，”Taher Saif说，一个在伊利诺伊大学Urbana-Champaign分校的机械科学与工程学院教授。“本文提出了一种无创、无标记、生物相容性、片上分离exosomes迅速从超高精度的血，”Saif说，他并没有参与这项研究。

研究小组现在计划使用这项技术寻找能显示疾病状态的生物标记物。他们有一个国家卫生研究院的联合资助，寻找与异常怀孕有关的标记物，他们相信这项技术也可以用来帮助诊断其他健康状况。

“新acoustofluidic技术具有大幅度提高从血液和其他体液隔离体和其他细胞外囊中的潜力，”Sadovsky说。这将为“液体活检”的研究增加一个新的维度，并促进临床应用胞外囊泡来告知难以进入的器官的生理和健康，如人类怀孕期间的胎盘。

这项研究由美国国立卫生研究院和国家科学基金会资助。