Ученые создали чип размером с монету для быстрого выделения плазмы крови

Ученые из Наньянского технологического университета (NTU Singapore) разработали чип ExoArc размером с монету, который выделяет плазму крови из пробирки всего за 30 минут. Это удобнее и проще, чем современный золотой стандарт — многоэтапный процесс центрифугирования.

Ключевые преимущества устройства

  • Высокая чистота: Удаляет >99.9% клеток крови и тромбоцитов за один шаг.
  • Скорость: Процесс занимает 30 минут против часа на две ступени центрифугирования.
  • Принцип работы: Использует уникальные явления потока в микроскопических каналах чипа, разделяя частицы по размеру без мембран или фильтров.
  • Портативность: Прототип устройства с чипом имеет размеры 30×20×30 см и оснащен сенсорным экраном. Сам чип — 3.5×2.5×0.3 см, одноразовый.

Клиническая валидация

В сотрудничестве с клиницистами из National Cancer Center Singapore (NCCS), Tan Tock Seng Hospital и A*STAR устройство протестировали в диагностике:

  • Рак легких: Анализ профиля микроРНК в плазме показал чувствительность 90% в диагностике немелкоклеточного рака легкого.
  • Диабет 2 типа: С помощью количественной ПЦР в одной пробирке крови идентифицировали 293 различные молекулы микроРНК. Профиль микроРНК у пациентов с диабетом отличался от профиля здоровых участников.

Проблемы текущего стандарта

  • Загрязнение: Даже после двух циклов центрифугирования в плазме остаются клетки. При деградации они высвобождают дополнительную ДНК, РНК и везикулы, что искажает результаты тестов.
  • Зависимость от оператора: Качество выделения плазмы в центрифуге сильно зависит от навыка лаборанта.
  • Задержки: Лаборатории часто накапливают образцы перед центрифугированием, что увеличивает время обработки и ускоряет деградацию биоматериала.

Перспективы и потенциал

Технология ExoArc может стать основой для автоматизированного одноэтапного процесса, что ускорит подготовку образцов, удешевит диагностику и улучшит воспроизводимость результатов между лабораториями. Платформа также потенциально пригодна для выделения бактерий или вирусов из крови и других биожидкостей.

Исследование поддержано грантами NTUitive Gap Fund и опубликовано в журнале ACS Nano. На разработку поданы две патентные заявки.