Figura 1. (A) Un'illustrazione schematica del dispositivo microfluidico per la separazione del plasma sanguigno mediante repulsione diamagnetica delle cellule del sangue. (B) Un'immagine che mostra i globuli rossi respinti diamagneticamente dai magneti permanenti. Credito:Istituto nazionale di scienza e tecnologia di Ulsan
Un team di ricercatori, affiliato con l'UNIST ha recentemente presentato una piattaforma di separazione del plasma sanguigno priva di emolisi e altamente efficiente. Pubblicato nel numero di maggio 2021 di Piccolo , questa svolta è stata guidata dal Professor Joo H. Kang e dal suo team di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria biomedica presso l'UNIST. Il team di ricerca prevede che la nuova tecnologia migliorerà notevolmente l'accuratezza degli esami del sangue presso il punto di cura, che ha mostrato l'aumento della domanda di recente.
Nel loro studio, il team di ricerca ha utilizzato la repulsione diamagnetica delle cellule del sangue per separare le cellule del sangue e il plasma sanguigno. Una volta che le nanoparticelle di ossido di ferro superparamagnetiche (SPION) sono integrate nel sangue intero, le SPION trasformano il plasma sanguigno in una condizione paramagnetica, e quindi, tutte le cellule del sangue vengono respinte dai magneti. Il team di ricerca ha raccolto plasma privo di emolisi senza perdita di proteine plasmatiche, piastrine, ed esosomi.
"Sono stati fatti molti sforzi per sviluppare vari metodi di separazione del plasma sanguigno. Tuttavia, ci sono sempre stati dei limiti, come la diluizione del sangue, impurità delle cellule del sangue nel plasma, ed emolisi, " ha osservato il professor Kang. "Il nostro approccio ha superato queste sfide insoddisfatte e potremmo fornire un enorme impatto sulla diagnosi in vitro una volta che questa piattaforma sarà tradotta in un dispositivo point-of-care commerciale".
Il metodo di separazione del plasma sanguigno sviluppato ha raggiunto il 100% della purezza del plasma e l'83,3% del tasso di recupero del volume plasmatico senza emolisi o perdita di proteine evidenti nel plasma sanguigno, che era sfuggente con i dispositivi di separazione al plasma convenzionali. Inoltre, questo metodo ha consentito un maggiore recupero del DNA batterico dal sangue infetto rispetto alla centrifugazione e ai test immunologici nel sangue intero senza previa separazione del plasma.
Figura 2. Applicazioni cliniche del metodo di separazione del plasma diamagnetico per il rilevamento di biomarcatori. Credito:Istituto nazionale di scienza e tecnologia di Ulsan
"Abbiamo superato i limiti di un metodo di separazione del plasma sanguigno basato su filtri che potenzialmente potrebbe indurre l'emolisi o un metodo di separazione del plasma basato su chip microfluidico che presenta problemi in termini di velocità e purezza di recupero del plasma, " afferma il Professore di ricerca Seyong Kwon nel Dipartimento di Ingegneria Biomedica dell'UNIST, il primo coautore dello studio.
Il team di ricerca ha anche sviluppato un ultra-compatto, basso costo, chip diagnostico ad alta precisione in grado di analizzare il sangue direttamente senza separazione del plasma. Il chip diagnostico ha rilevato la proteina dell'antigene prostatico specifico (PSA), un biomarcatore per la diagnosi del cancro alla prostata.
Il metodo di separazione del plasma sanguigno sviluppato ha anche permesso loro di raccogliere plasma ricco di piastrine (PRP). Questa capacità è importante perché studi recenti hanno rivelato che le piastrine potrebbero essere utilizzate come biomarcatore per la diagnosi di cancro o diabete. "A differenza di un processo complesso del metodo di centrifugazione convenzionale per raccogliere il PRP, il nostro metodo può semplicemente raccogliere PRP semplicemente regolando le portate, " dice Jieung Oh, il primo coautore dello studio.
Questo studio è stato condotto congiuntamente da Min Seok Lee del Dipartimento di Ingegneria Biomedica dell'UNIST che ha partecipato a questo studio. Questo lavoro è stato studiato in collaborazione con il professor Joonwoo Jeong e il professore di ricerca Eujin Um nel Dipartimento di Fisica dell'UNIST. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati nella versione online di Piccolo il 12 maggio, 2021 e selezionato come immagine di copertina posteriore. Questo lavoro è stato supportato dal Samsung Research Funding Center for Future Research, la sovvenzione della National Research Foundation of Korea (NRF) finanziata dal governo coreano (MSIT) e il Basic Science Research Program attraverso la National Research Foundation of Korea (NRF) finanziata dal Ministero della Pubblica Istruzione.
Questo studio è stato condotto congiuntamente dal Professor Joonwoo Jeong e dal Professor Eujin Um del Dipartimento di Fisica dell'UNIST. È stato anche partecipato da Min Seok Lee del Dipartimento di Ingegneria Biomedica dell'UNIST. È stato reso disponibile online nel maggio 2021 prima della pubblicazione finale in Piccolo nel giugno 2021.
