基于雙切向流的微流控分離裝置，實現(xiàn)外泌體的高效分離與富集

外泌體（exosomes，EXOs）是一種直徑在40 nm-200 nm之間的具有磷脂雙分子層結構的囊泡。目前，科研人員已經從各種體液，如精液、血液、尿液、唾液、母乳、羊水、腹水、腦脊液以及膽汁中分離出了具有外泌體特征的囊泡。同時，外泌體作為一種功能性的囊泡，包含了豐富的來自母體細胞的分子信息，例如DNA、RNA、脂質、代謝物、細胞質以及蛋白等，引起了科研人員的廣泛興趣。然而，外泌體作為一種納米尺寸的柔性顆粒，且所處體液環(huán)境組成復雜，因此，實現(xiàn)外泌體準確無損的無標簽分離一直是外泌體研究領域發(fā)展的瓶頸。

切向流過濾（TFF）技術是過濾技術的一種，當分離液體移動方向與過濾方向垂直，一部分液體將會透過分離介質，截流的顆粒在分離界面上不斷被新補充的液體掃除，降低了節(jié)流顆粒在膜表面的積累，使其一直處于高效的過濾模式，因此，TFF在生物分子分離上有著獨特的優(yōu)勢。外泌體等柔性囊泡在使用TFF方法進行分離時由于不直接受到流體的擠壓，而是通過輕柔的切向作用流過分離界面，極大地減小了對外泌體等柔性結構的破壞，保證了其完整性。同時，前期報道的單層TFF分離作用有限，往往需要進行高速離心等預處理步驟。因此，有必要發(fā)展一種雙層TFF過濾設備用于外泌體的高效分離與富集。

近日，東南大學劉松琴教授團隊在國際期刊Analytica Chimica Acta上發(fā)表了題為“A double tangential flow filtration-based microfluidic device for highly efficient separation and enrichment of exosomes”的研究論文。該研究設計了一種基于雙切向流（DTFF）的微流控分離裝置，結合雙切向技術與兩種孔徑的納米多孔膜，實現(xiàn)對30 nm-200 nm區(qū)間外泌體的高效分離與富集。利用該芯片分離肝疾病患者血清中的外泌體，并進行蛋白組學分析，得出了外泌體表達的差異蛋白，為肝臟相關疾病的診斷提供了新思路。文章通訊作者為東南大學劉松琴教授，第一作者為東南大學華鑫博士與研究生朱倩。

該論文首先搭建了一種基于雙切向流的微流控裝置，雙層的TFF構造為尺寸分布不夠均勻的生物囊泡分離提供了可靠的方法，通過構建兩種不同尺寸的分離界面，可以限定待分離生物囊泡的上下限，將大于該區(qū)間的物質攔截，小于該區(qū)間的物質通過流體流動分離；同時，雙層TFF作用相較于單層TFF，其壓力更小，對于維持囊泡的完整性上更具優(yōu)勢。

將該方法與傳統(tǒng)外泌體分離方法-超速離心法進行對比，芯片分離在耗時、純度、回收率、耗材耗費以及設備耗費上均優(yōu)于超速離心法。進一步用芯片與超速離心兩種方法分離肝疾病患者血清中的外泌體，并進行蛋白組學分析，芯片分離出的血清外泌體純度高于超速離心法得到的外泌體，并在蛋白組學分析中展現(xiàn)了更多的差異蛋白，為疾病相關外泌體的研究及臨床應用提供了新的方法。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.aca.2023.341160

審核編輯 ：李倩