外泌体是一类潜在的生物标志物，在细胞间通讯、疾病诊断和治疗中发挥着非常重要的作用。从复杂的生物样本中提取结构完整的高纯度外泌体是了解外泌体组成成分和进一步阐明其功能/机制的先决条件。然而，从微量生物样品中分离出高纯度外泌体极具挑战性。
近日，东北大学理学院陈明丽教授报道了一种惯性-黏弹性耦合的微流体芯片（DEIC），实现了细胞培养基和人血清中外泌体与杂质蛋白的快速分离。该研究成果以“Dean-Flow-Coupled Elasto-Inertial Focusing Accelerates Exosome Purification to Facilitate Single Vesicle Profiling”为题发表在Analytical Chemistry杂志上（2023 Jan 31;95(4):2523-2531），博士研究生白俊杰为论文第一作者，东北大学理学院王则君教授和中国人民解放军北部战区总医院肿瘤科副主任杜成博士为论文共同通讯作者。
该研究通过0.15%（w/v）聚（环氧乙烷）的添加，赋予溶液黏弹性流体特性，从而在黏弹性、惯性和Dean二次流效应的耦合作用下实现纳米颗粒和外泌体的单条纹聚焦和分离。与直通道相比，螺旋通道和通道内凹陷结构所产生的Dean二次流有助于目标颗粒的聚焦，进而促进外泌体的分选。通过控制悬浮纳米颗粒上作用的弹性升力，实现了从50 μL细胞培养基和人血清中，以70.6%的回收率和91.4%的杂质蛋白清除率分离纯化外泌体。并且，收集到的外泌体保持了其形态完整性。杂质蛋白的高清除率有助于如实反映出外泌体表面生物标志物的表达情况。在此基础上，结合适配体标记策略，该技术实现了单个囊泡水平上EpCAM和PD-L1蛋白的分析。不同细胞系来源的外泌体，癌症患者和健康志愿者的血清样本中的外泌体表面EpCAM和PD-L1的分析结果表明，单个外泌体表面的生物标志物表达存在明显的异质性。
总体而言，DEIC能够从细胞培养基和人血清中收集高纯度外泌体，该技术展现了与外泌体下游分析方法结合的应用潜力。
图1（a）微流控芯片（DEIC）分离外泌体的过程；（b）不同细胞细来源单个外泌体表面EpCAM/PD-L1的表达量；（c）食管癌/肝癌患者和健康志愿者血清来源单个外泌体表面EpCAM/PD-L1的平均表达量
参考文献：
Dean-Flow-Coupled Elasto-Inertial Focusing Accelerates Exosome Purification to Facilitate Single Vesicle Profiling, Anal Chem. 2023 Jan 31;95(4):2523-2531. doi: 10.1021/acs.analchem.2c04898.
外泌体资讯网 Analytical Chemistry | 东北大学理学院陈明丽教授团队：助力外泌体纯化分析：惯性-黏弹性耦合微流控芯片
