I ricercatori della National University of Singapore hanno creato una nuova piattaforma con il potenziale per estrarre minuscoli biomarcatori circolanti della malattia dal sangue del paziente. Questo semplice, una tecnica rapida e conveniente potrebbe aiutare a realizzare la diagnostica della biopsia liquida, una procedura meno invasiva rispetto all'attuale standard di riferimento:le biopsie tumorali. Dettagli della nuova tecnica, che utilizza attrezzature di laboratorio standard, sono segnalati questa settimana in Biomicrofluidica .

Le vescicole extracellulari sono messaggeri cellulari che si possono trovare nel sangue. Nel cancro, malattie cardiovascolari e del sangue, le vescicole trasportano specifiche molecole correlate alla malattia (biomarcatori) che possono essere utilizzate per diagnosticare queste malattie. Però, è difficile isolare le vescicole dal sangue, perché sono particelle minuscole, solo 30-1, 000 nanometri di dimensione.

Gli attuali metodi di estrazione sono clinicamente noiosi, lungo e costoso, con bassa produttività e scarsa purezza dell'estratto. In questa ricerca, gli scienziati hanno utilizzato una tecnica centrifuga microfluidica, dove un rotore che gira genera pressione, costringendo il campione di sangue del paziente a fluire attraverso i canali microscopici di un chip microfluidico appositamente progettato. La forza centrifuga che guida questa estrazione è simile alla forza G sperimentata quando si guida sulle montagne russe, solo molto più forte.

Un campione di sangue viene prima aggiunto all'ingresso del chip, e quindi il chip viene posizionato nella piattaforma centrifuga di separazione ed estrazione di nanoparticelle (μCENSE). μCENSE viene quindi caricato in una centrifuga da banco standard da laboratorio e centrifugato. Ci vogliono meno di otto minuti perché il sangue e le vescicole si separino, e l'estratto possono essere rimossi dall'uscita del truciolo. Questo è cento volte più veloce del metodo ultracentrifuga ad alta velocità che è stato utilizzato in passato. La piattaforma μCENSE è stata progettata per aumentare il campo di forza esterno entro un raggio più piccolo, riducendo al minimo la forza centrifuga e i requisiti di tempo.

"Mentre facciamo girare il chip microfluidico, il campione nell'ingresso inizia a migrare o spostarsi in questo canale curvo, " disse Chwee Teck Lim, capo dello studio del team. "Una volta lì, le forze centrifughe iniziano a separare le vescicole più piccole dalle particelle più grandi, perché le forze che agiscono sulla vescicola di diverse dimensioni sono diverse. Così, mentre si spostano dall'ingresso all'uscita, iniziano a separarsi in zone diverse. Le particelle più piccole rimangono vicino alla parete interna del canale e le particelle più grandi si muovono verso la parete esterna del canale, e questo li separa in due uscite." Questo processo è simile a come un separatore gira per rimuovere la crema dalla parte superiore del latte.

Una volta isolato, il contenuto molecolare delle vescicole può essere testato per alcuni biomarcatori di malattia. Questo processo include l'esame dell'acido nucleico e del contenuto proteico. Per questo studio, il gruppo ha dimostrato con successo che il μCENSE era in grado di separare e arricchire le vescicole dal mezzo liquido esposto alle cellule cresciute in laboratorio, dimostrando che il biomarcatore proteico per le vescicole, CD63, era presente.

La piattaforma μCENSE è altamente versatile per manipolazioni multiple su microscala, poiché il chip microfluidico può essere riprogettato per la nanoparticella che deve essere estratta.

Attualmente, Il gruppo di Lim sta sviluppando il prototipo del chip per aumentarne il rendimento, e razionalizzare per i test clinici. "Stiamo già cercando di condurre una sperimentazione su campioni clinici di pazienti, " disse Lim. Alla fine, spera di utilizzare questa tecnica per identificare quali biomarcatori saranno utili per rilevare il cancro.