hitachi离心机硬币大小的装置可分离血浆或取代离心机

行业动态 2024年6月4日上午11:00

新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家开发出了一种硬币大小的芯片，可以在短短 30 分钟内直接从一管血液中分离出血浆，这比目前黄金标准的多步骤离心过程更方便、更人性化。

该芯片名为 ExoArc，已在《ACS Nano》杂志上发表，它只需一步即可精确、温和地去除 99.9% 以上的血细胞和血小板，从而实现高血浆纯度。这将大大加快无细胞 DNA 和 RNA 分子以及细胞外囊泡的临床分析，这些分析通常用于筛查特定癌症和疾病的生物标志物。

目前分离血浆的黄金标准方法依赖于hitachi离心机，hitachi离心机高速旋转血液样本，将血细胞从血浆中分离出来。但即使在离心机中旋转两轮（可能需要长达一小时），血浆中仍会存在一些细胞和血小板，它们可能会分解或降解，从而产生影响诊断测试准确性的有害物质。这是血液测试对时间敏感的原因之一，需要在一天甚至几个小时内进行处理，以防止生物材料的快速降解。

实验室通常要等到收集到多个血样后才使用离心机，从而将分离过程延长几个小时。这种延迟，加上离心时间延长和操作员的差异性，有时使得不同研究实验室之间的科学发现难以比较。这项新研究的首席科学家侯汉伟副教授表示，南洋理工大学团队的目标是找到一种可以取代离心机的更快解决方案，同时仍能产生用于疾病筛查和研究的高质量血浆。

侯说：
“第一台离心机发明至今已有近 160 年，现代高速离心机成为实验室制备血液样本的标准工具也已有约 50 年，尽管取得了这些进步，但分离血液等包含各种细胞类型和多种生物材料的复杂液体仍然是一项挑战。通过利用芯片中微小通道中的独特流动现象，该芯片大约一美元硬币大小，我们现在可以根据其大小有效地分离小生物材料，而无需使用任何物理膜或过滤器。我们已将这项突破性技术转化为一种大约相当于小型台式打印机大小的设备，采用一次性塑料芯片，以防止临床测试中的交叉污染。”

为了验证这一概念，NTU 团队制作了一个便携式原型设备（尺寸为 30 x 20 x 30 厘米）来容纳 ExoArc 芯片（3.5 x 2.5 x 0.3 厘米），该设备有一个大型触摸屏界面来调整设置，以及用于处理血液样本和收集分离血浆的内部泵和管道。与通常处理多管血液样本的离心机不同，ExoArc 技术可以通过设计多个通道来扩大规模，以便在诊所或医院以更快、更一致的方式接收血液样本时同时分离血浆。

研究团队与新加坡国家癌症中心(NCCS)、陈笃生医院(TTSH) 和新加坡科技研究局(A*STAR)的临床科学家合作，通过使用生物标志物组分析健康人和癌症患者血浆中的 microRNA 谱，对 ExoArc 进行了临床验证，发现它能够以 90% 的灵敏度诊断非小细胞肺癌。共同作者、NCCS 肿瘤内科高级顾问 Darren Lim 教授表示，减少退化血细胞的污染对于诊断测试的准确性至关重要。

LIM说到：
“我们的研究表明，该设备可以实现更快、更准确的临床诊断，大大减少等待检测结果的时间，减轻患者的焦虑，最终改善他们的整体护理，这对于癌症治疗尤其重要。”

在其另一个应用演示中，该团队使用 ExoArc 通过定量聚合酶链反应 (PCR) 研究了健康个体和 2 型糖尿病患者血浆样本中的 microRNA 分子。仅从一管血液中，他们就鉴定出了 293 种不同的 microRNA 分子。研究小组还发现，2 型糖尿病患者血浆和细胞外囊泡中的 microRNA 谱与健康参与者相比具有不同的组成。这表明 ExoArc 在帮助分离和识别疾病相关生物标志物方面具有潜力。

TTSH 糖尿病和内分泌学高级顾问 Rinkoo Dalan 副教授表示，初步结果令人鼓舞，并显示出 ExoArc 有助于推动精准医疗的潜力。