מחקרים עדכניים השיגו התקדמות משמעותית בטכנולוגיות אקוסטופלואידיות לבידוד יעיל וגילוי ספציפי לסמן ביולוגי של שלפוחיות חוץ-תאיות קטנות (SEVs). עם זאת, ניתוח מהיר ורגישות גבוהה של דגימות קליניות בנפח נמוך נותר מאתגר, ולעתים קרובות דורש עיבוד מראש רב-שלבי ומכשור מגושם. על ידי שילוב מיקרו-מבנים חד-קצה עם מערבולות המושרות אקוסטיות, אנו מאפשרים ריכוז סלקטיבי בגודל של קומפלקסים הקשורים למטרה לקריאת פלואורסצנטית מיידית. "השבב האקוסטופלואידי ממנף זרימה אקוסטית מקומית כדי להפריד בין מיקרו-חרוז-סיבוב מצומדים לבין חלקיקים ננו-לא מוגבלים, והשיג שיפור אותות פי 6 עבור SEVs חיוביים ב- EGFR תוך 20 דקות בלבד", הסביר מחבר המחקר טוני ג'ון הואנג. הפלטפורמה משלבת (א) חרוזי מיקרו-פונקציונליים לתפקוד נוגדנים עבור לכידת SEV ספציפית, (ב) מערבולות אקוסטיות הנגרמות על ידי קצה חד כדי לרכז מתחמי חרוז-SES, ו- (ג) כימות פלואורסצנציה על השבב באמצעות מיקרוסקופיה. "פיתרון משולב זה מספק אלטרנטיבה ניידת בעלות נמוכה לכתוב מערבי, ומבטל עיבוד מראש מורכב תוך עיבוד דגימות קטן כמו 50 μL", הדגישו המחברים. לפיכך, הם פיתחו מכשיר אקוסטופלואידי הכולל מיקרו-ערוץ PDMS עם מבנים חדים משובצים, המופעלים על ידי זמזם פיזואלקטרי כדי לייצר דינמיקת נוזלים מבוקרת לבידוד ושבעה ממוקדים.
מכשירים אקוסטופלואידים מנצלים את האינטראקציה בין גלי קול למיקרו -מבנים כדי לתפעל חלקיקים. גיאומטריות חד-קצה מגבירות את מהירות הזרימה האקוסטית המקומית, ויוצרות מערבולות הלוכדות חלקיקים גדולים (> 1 מיקרומטר) תוך שהם מאפשרים לחלקיקים (<400 ננומטר) לזרום בחופשיות. "הסינרגיה בין כוח הקרינה האקוסטי (Centripetal) לכוח הגרירה (משיק) מאפשרת מלכודת יציבה של אגרגטים של חרוז-סיביות במרכזי מערבולת", שהודגם על ידי הדמיות Comsol (איור 2F). כאשר מופעלים (90 vpp, 4 קילו הרץ), חרוזי 5 מיקרומטר מתרכזים במהירות בטיפים של מיקרו-מבנה תוך 120 שניות, ואילו חלקיקים של 400 ננומטר נותרו מתואמים מפוזרים באמצעות הדמיית פלואורסצנט בזמן אמת (איור 3). לכידה סלקטיבית בגודל זה מהווה את הבסיס לגילוי SEV ספציפי.
כדי לאמת את התועלת הקלינית, נלכדו SEVs חיוביים ל- EGFR מתאי HELA באמצעות חרוזים מצופים אנטי-EGFR והועמסו במכשיר. העשרה אקוסטופלואידית הניבה יחס עוצמת פלואורסצנט (FIR) של 6.00 ± 0.46, גבוה משמעותית מאשר בקרות שליליות EGFR (1.01 ± 0.03, p = 0.010) (איור 5D). הספציפיות אושרה באמצעות חרוזים נגד CD63 (בקרה חיובית) וחרוזי IgG (בקרה שלילית). "העיצוב המודולרי של הפלטפורמה מאפשר להחליף סמנים ביולוגיים על ידי שינוי נוגדנים של פני חרוזים," מה שמאפשר גילוי הניתן להתאמה של תת -אוכלוסיות SEV מגוונות. בהשוואה לכתם מערבי (5+ שעות), המכשיר מקטין זמן מעשי ל 20 דקות תוך שמירה על ספציפיות גבוהה (איור 5F). עם זאת, המגבלות הנוכחיות כוללות אחידות אות תת -אופטימלית על פני טיפים למיקרו -מבנה ויכולת רב -מצבים מוגבלת. עבודה עתידית תתמקד בערוצים מקבילים לניתוח ושילוב רב-סימוני סימולטני עם פרופיל מולקולרי במורד הזרם. באופן קולקטיבי, טכנולוגיה אקוסטופלואידית זו מציעה כלי טרנספורמטיבי לאבחון מבוסס SEV של נקודת SET, תוך קידום יישומי ביופסיה נוזלית בסרטן ובניטור בריאות איברים.
מחברי העיתון כוללים את ג'סיקה פ. ליו, ג'יאנפינג שיא, ג'וזף ריץ ', שואיגו ג'או, קייצ'ון יאנג, ברנדון לו, יינג צ'ן, טיפאני וון יה וטוני ג'ון הואנג.
עבודה זו נתמכה כלכלית על ידי מכוני הבריאות הלאומיים (Grant NOS. R01GM132603, R01GM141055 ו- R01GM135486), קרן המדע הלאומית (CMMI-2104295), קרן מדע לאומית מחקרי תואר שני (2139754) ומכשיר חומרים משותפים (SMIF.
