Die markierungsfreie und biokompatible magnetische Separation auf dem Chip ermöglicht eine effiziente Extraktion von Exosomen

Exosomen sind nanoskalige Membranpartikel aus Lipiddoppelschichten (typischerweise

Aufgrund der nanoskaligen Größe (30-200 nm) und der geringen Auftriebsdichte von Exosomen ist ihre Isolierung und Reinigung aus komplexen biologischen Flüssigkeiten jedoch immer noch eine Herausforderung.

Kürzlich hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Yang Hui vom Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ein markierungsfreies und biokompatibles On-Chip-Magnettrennsystem zur effizienten Extraktion von Exosomen aus Zellkulturüberständen entwickelt.

Die Studie wurde veröffentlicht in Labor auf einem Chip.

In dieser Studie konstruierten die Forscher ein markierungsfreies magnetisches Trennungssystem auf dem Chip, das auf dem Prinzip der negativen Magnetophorese basiert. Die Kerneinheit des Systems ist ein Magnetmodul mit ultrahohem Gradientenmagnetfeld, bestehend aus symmetrisch verteilten Permanentmagneten, hochmagnetischen Permeabilitätslegierungen sowie On-Chip-Magnetpolanordnungen.

Basierend auf dem Magnetmodul kann das System einen ultrahohen Magnetfeldgradienten in mikrofluidischen Kanälen zur Probenextraktion erzeugen. Somit können biologische Proben mit extrem kleiner Größe (in Nanometern) gesammelt werden, und die Größenauflösung zur Unterscheidung von Proben unterschiedlicher Größe ist im Vergleich zu bestehenden Techniken stark verbessert.

„Durch die Verwendung der On-Chip-Magnetpol-Arrays wird der Magnetfeldgradient im Mikrokanal drastisch erhöht. Daher wird die On-Chip-negative magnetophoretische Trennung mit einer Größenauflösung von Nanometern unter Verwendung eines Ferrofluids mit extrem niedriger Konzentration realisiert“, sagte Dr. Zeng Lin, Erstautor dieser Studie. „Die Lebensfähigkeit der Bio-Proben wird im Ferrofluid geringer Konzentration stark verbessert.“

Darüber hinaus stellten die Forscher eine biokompatible Ferrofluid-Lösung vor, die die Anforderungen erfüllen kann, Exosomen zu trennen und gleichzeitig ihre Bioaktivität zu erhalten. Durch die Verwendung eines solchen biokompatiblen Ferrofluids erreicht das System die Trennung von Exosomen mit hoher Reinheit und hoher Rückgewinnungsrate.

„Das vorgeschlagene mikrofluidische System bietet Potenziale für die Exosomenforschung und die Exosomen-basierte Krankheitsdiagnose und -behandlung“, sagte Prof. Yang.