科学家发明硬币大小的设备，用于快速分离血浆，用于诊断和精准医学

新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的科学家开发了一种硬币大小的芯片，可以在30分钟内直接从一管血液中分离血浆，与目前的金标准多步离心过程相比，这更方便、更用户友好

该设备名为ExoArc，只需一步即可准确温和地去除99.9%以上的血细胞和血小板，即可实现高血浆纯度

这将大大加快无细胞DNA和RNA分子以及通常被称为细胞外小泡的纳米颗粒的临床分析。这些颗粒通常用于筛选特定于某些癌症和疾病的生物标志物

目前，分离血浆的唯一方法是使用离心机，该离心机高速旋转血液样本，将血细胞与血浆分离

然而，即使在离心机中旋转两轮后，血浆中仍会存在一些细胞和血小板，这些细胞和血小板会分解或降解，释放出额外的生物含量，从而导致不需要的物质影响诊断测试的准确性

作为概念验证，该团队构建了一个便携式原型设备（尺寸为30 cm x 20 cm x 30 cm），用于容纳ExoArc芯片（3.5 cm x 2.5 cm x 0.3 cm），该芯片有一个用于调整设置的大型触摸屏界面，以及用于处理血样和收集分离血浆的内部泵和管道

该团队与来自新加坡国家癌症中心（NCCS）、Tan Tock Seng医院（TTSH）和科学、技术和研究机构（A*STAR）的临床医生一起，通过使用生物标志物小组分析健康人和癌症患者血浆中的微小RNA图谱，对ExoArc进行了临床验证，发现它能够诊断非小细胞肺癌，灵敏度为90%

作为一项创新，ExoArc目前通过NTU的创新和企业公司NTUitive提交了两项专利申请，其研究结果最近发表在ACS Nano上

这项研究的首席科学家、南大副教授侯汉伟表示，该团队旨在找到一种更快的解决方案，可以取代离心机，同时仍能产生用于疾病筛查和研究的高质量血浆

机械与航空航天工程学院和李医学院的生物医学工程师侯副教授解释道：“第一台离心机发明已经近160年了，现代高速离心机成为实验室制备血液样本的标准工具已经近50年了。尽管取得了这些进步，但分离包括各种细胞类型和各种生物材料的复杂液体，如血液，仍然是一个挑战。”

“通过利用一美元硬币大小芯片中微小通道中的独特流动现象，我们现在可以根据小型生物材料的大小有效地分离它们，而无需使用任何物理膜或过滤器。我们已经将这项突破性技术转化为一种小型台式打印机大小的设备，其特点是使用一次性塑料芯片，以防止临床测试中的交叉污染。”

该论文的合著者、NCCS医学肿瘤学部高级顾问、新加坡杜克大学-新加坡国立大学肺脏中心研究主任Darren Lim教授解释了高质量血浆的重要性

“减少退化血细胞的污染对诊断测试的准确性至关重要。我们的研究表明，这种设备可以更快、更准确地进行临床诊断，显著减少等待测试结果的时间，减少患者的焦虑，并最终改善他们的整体护理。这对癌症治疗尤其重要，”林教授说

在其广泛应用的另一个证明中，该团队使用ExoArc，使用定量聚合酶链式反应（PCR）研究了健康人和2型糖尿病患者血浆样本中的微小RNA分子

仅从一管血液中，他们就鉴定出293种不同的微小RNA分子。研究团队还发现，与健康参与者相比，来自2型糖尿病患者血浆和细胞外小泡的微小RNA图谱具有不同的组成。这表明ExoArc在帮助分离和鉴定疾病相关生物标志物方面的潜力

Tan Tock Seng医院专门研究糖尿病和内分泌的高级顾问Rinkoo Dalan副教授表示，初步结果很有希望，并显示了ExoArc能够帮助推动精准医疗的潜力

“这项技术可以通过提供更准确、及时和个性化的信息，帮助临床医生更好地预测和管理糖尿病等慢性代谢疾病的并发症。通过准确检测特定的生物标志物，我们可以根据每个患者的独特需求定制治疗方法，有可能改善结果并提高护理质量，”同时也是LKCmedicine教师的Dalan副教授说

目前分离血浆的金标准方法依赖于离心机，这不是万无一失的，并且高度依赖于每次旋转后手动提取血浆的技术人员的技能

即使经过两轮离心（可能需要一个小时），残留的生物细胞也会留在血浆中，可能会污染RNA测试并导致不准确的结果

其中一个关键原因是血液检测对时间敏感，需要在一天甚至几个小时内进行处理，以防止生物材料从细胞中快速降解。这个b