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利用微纳流控技术有望实现细胞外囊泡精确测量和荧光成像

来源:科技日报 叶青 访问:461 时间:2023-05-18

  5月16日,科技日报记者从中国科学院深圳先进技术研究院获悉,该院杨慧研究员团队提出了一种基于微纳流控平台的细胞外囊泡荧光标记新策略,以实现细胞外囊泡的精确测量和荧光成像。相关研究成果近日发表于化学综合性学术期刊《中国化学快报》。

  细胞外囊泡是由细胞主动释放的、具有膜结构的纳米级囊泡,其携带核酸、蛋白质和脂质等生物活性分子,可实现细胞间的物质交换。然而长期以来,由于细胞外囊泡百纳米级的尺寸特性,使人难以对其进行可靠的可视化荧光检测,限制了对细胞外囊泡的深入研究。

  目前,常用的细胞外囊泡荧光标记方法主要包括:膜蛋白荧光探针标记和亲脂性荧光染料标记。膜蛋白荧光探针体积大、空间位阻大,且细胞外囊泡膜蛋白丰度低、异质性强,极大限制了荧光标记效率;而亲脂性荧光染料标记具有操作简单、荧光强度高、分子尺寸小等优点,适用于细胞外囊泡的高效标记及下游检测。“但长期以来,受限于亲脂性荧光染料本身的理化性质,较高染料浓度下其极易出现染料分子团聚,形成与细胞外囊泡尺寸大小相近的纳米颗粒,产生假阳性信号,导致针对细胞外囊泡的检测结果不准、测量出现偏差等问题。”杨慧说。

  为解决上述难题,团队提出了利用微纳流控技术,通过对细胞外囊泡进行快速高效处理,增加细胞外囊泡膜的流动性,实现在极低染料浓度下的高效荧光标记。

  什么是微纳流控技术?

  “这是一种利用微纳米制造技术和流体力学原理,将微小流体、内容物在微米或纳米通道内进行控制、操纵和分析,实现流体、内容物的输运、混合、分离和反应等操作的技术,具有反应速度快、通量高、可多功能集成等优点。”杨慧介绍,在细胞外囊泡荧光标记实验过程中,细胞外囊泡与荧光标记分子一同输入微纳流控芯片。

  通过与细胞外囊泡大小近似的纳米通道的精准处理,以及流体在纳米通道与微米通道间流体动力学特性快速变换所产生效果的共同作用下,该芯片可增加细胞外囊泡膜的流动性,提高其与荧光标记分子之间的碰撞效率,从而在极低染料浓度下实现细胞外囊泡的高效荧光标记。对比目前实验操作流程的“金标准”,该方法可在染料浓度大幅降低的条件下,极大提高细胞外囊泡的荧光标记效率,从而实现了高效的细胞外囊泡流式检测及细胞内荧光成像。

  细胞外囊泡荧光标记技术是当前研究的热点之一,对细胞外囊泡的生物学功能解析具有重要意义。此项研究提出的基于微纳流控平台的高效细胞外囊泡荧光标记方法,为细胞外囊泡研究提供了新思路和技术支持。杨慧表示,该方法在未来有望推动细胞外囊泡的精确测量及荧光成像技术的发展,成为一种强大而通用的技术平台。

(原载于《科技日报》 2023-05-18 第06版 生物)

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