Onderzoekers van de National University of Singapore hebben een nieuw platform gecreëerd met het potentieel om minuscule circulerende biomarkers van ziekte uit het bloed van patiënten te extraheren. Deze eenvoudige, snelle en gemakkelijke techniek zou kunnen helpen bij het realiseren van diagnostiek van vloeibare biopsie - een minder ingrijpende procedure dan de huidige gouden standaard:tumorbiopten. Details van de nieuwe techniek, die standaard laboratoriumapparatuur gebruikt, worden deze week gerapporteerd in Biomicrofluïdica .

Extracellulaire blaasjes zijn celboodschappers die in het bloed kunnen worden gevonden. Bij kanker, hart- en vaatziekten, blaasjes transporteren specifieke ziektegerelateerde moleculen (biomarkers) die kunnen worden gebruikt om deze ziekten te diagnosticeren. Echter, het is lastig om blaasjes uit bloed te isoleren, omdat het minuscule deeltjes zijn, slechts 30-1, 000 nanometer groot.

De huidige extractiemethoden zijn klinisch omslachtig, tijdrovend en duur, met een lage doorvoer en een slechte extractzuiverheid. In dit onderzoek, wetenschappers gebruikten een microfluïdische centrifugale techniek, waar een draaiende rotor druk genereert, het bloedmonster van de patiënt dwingen om door microscopisch kleine kanalen van een speciaal ontworpen microfluïdische chip te stromen. De middelpuntvliedende kracht die deze extractie aandrijft, is vergelijkbaar met de G-kracht die wordt ervaren bij het rijden in een achtbaan, alleen veel sterker.

Eerst wordt een bloedmonster toegevoegd aan de inlaat van de chip, en vervolgens wordt de chip in het centrifugale platform voor scheiding en extractie van nanodeeltjes (μCENSE) geplaatst. μCENSE wordt vervolgens in een standaard laboratoriumtafelcentrifuge geladen en gecentrifugeerd. Het duurt minder dan acht minuten voordat het bloed en de blaasjes zijn gescheiden, en extract kan uit de frituuruitlaat worden verwijderd. Dit is honderd keer sneller dan de ultracentrifugale methode met hoge snelheid die in het verleden is gebruikt. Het μCENSE-platform is ontworpen om het externe krachtveld binnen een kleinere straal te vergroten, minimalisering van de centrifugale kracht en tijdvereisten.

"Terwijl we de microfluïdische chip draaien, het monster in de inlaat begint te migreren of te bewegen in dit gebogen kanaal, " zei Chwee Teck Lim, de onderzoeksleider van het team. "Eenmaal daar, de middelpuntvliedende krachten beginnen de kleinere blaasjes te scheiden van de grotere deeltjes, omdat de krachten die op de blaasjes van verschillende grootte werken verschillend zijn. Dus, terwijl ze van inlaat naar uitlaat gaan, ze beginnen te scheiden in verschillende zones. De kleinere deeltjes blijven nabij de binnenwand van het kanaal en de grotere deeltjes bewegen naar de buitenwand van het kanaal, en dit scheidt ze in twee uitlaten." Dit proces is vergelijkbaar met hoe een separator ronddraait om room van de bovenkant van melk te verwijderen.

Eenmaal geïsoleerd kan de moleculaire inhoud van de blaasjes worden getest op bepaalde biomarkers van ziekte. Dit proces omvat het onderzoeken van het nucleïnezuur- en eiwitgehalte. Voor deze studie is de groep heeft met succes aangetoond dat de μCENSE in staat was blaasjes te scheiden en te verrijken uit vloeibaar medium dat was blootgesteld aan cellen die in een laboratorium waren gekweekt, door aan te tonen dat de eiwitbiomarker voor blaasjes, CD63, was aanwezig.

Het μCENSE-platform is zeer veelzijdig voor meerdere manipulaties op microschaal, omdat de microfluïdische chip opnieuw kan worden ontworpen voor het nanodeeltje dat moet worden geëxtraheerd.

Momenteel, Lim's groep ontwikkelt het prototype chipontwerp om de doorvoer te vergroten, en stroomlijnen voor klinische testen. "We zijn al aan het proberen om een ​​proef uit te voeren op klinische monsters van patiënten, " zei Lim. Uiteindelijk, hij hoopt deze techniek te gebruiken om te identificeren welke biomarkers nuttig zullen zijn bij het opsporen van kanker.