無掩膜直寫光刻系統助力微流控芯片研發實現腫瘤EV全面表征
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論文題目：An integrated sample-to-answer SERS platform for multiplex phenotyping of extracellular vesicles
發表期刊：Sensors and Actuators: B. Chemical IF: 8.4
DOI：https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.134355
發表期刊：Sensors and Actuators: B. Chemical IF: 8.4
DOI：https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.134355
前言
腫瘤來源的細胞外囊泡（EV）正成為一種用于癌癥診斷和腫瘤進展監測的非侵入性液體活檢標志物。同時，EV多重表型分析有助于深入研究EV異質性、挖掘EV標志物，并促進其轉化為常規臨床應用。目前，臨床缺乏可快速、靈敏、全面地分析EV蛋白質組學表型的檢測技術。
近日，福建師范大學課題組提出了一種表面增強拉曼光譜（SERS）的微流控芯片，用于腫瘤來源EV的全面表征。該微流控芯片具有蛇形微結構，可實現樣品的自動混合和處理，無需繁瑣的人工操作流程。作者設計的多重SERS標記技術可同時表征EV表面的腫瘤相關生物標志物（PD-L1和EGFR），深入研究了不同肺癌細胞系EVs的特異腫瘤相關表型。該工作以 An integrated sample-to-answer SERS platform for multiplex phenotyping of extracellular vesicles 為題，在SCI期刊 Sensors and Actuators B: Chemical 上發表。
值得注意的是，本文中所制備的微流控芯片均使用小型臺式無掩膜直寫光刻系統- MicroWriter ML3制備。該設備全自動控制、結構小巧緊湊(70cm x 70cm x 70cm)、無需掩膜版、高直寫速度及高分辨率等特點，為本實驗提供了方便高效的微流控芯片加工方案。
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小型臺式無掩膜直寫光刻系統- MicroWriter ML3
圖文導讀
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圖1. （A）基于SERS的EV表型平臺的結構和（B）工作原理圖。（i）樣品入口，（ii）蛇形微結構趨于用于混合和進行免疫反應，（iii）用于磁富集、洗滌和SERS檢測的區域，以及（iv）樣品出口。
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圖2. （A）與流速相關的SERS光譜和（B）1080cm-1處的相應峰值強度值。
圖3. SERS微流控芯片的混合能力表征。（A）藍色和黃色液體分別從芯片的入口1和入口2注入芯片。（B）有限元模擬芯片不同區域液體的混合情況。
圖4. 用NCI-H226所產生的EV來檢測所制備的SERS微流控芯片的敏感度，EV的濃度為1.1 x 104 —1.1 x 1010 particles/ml。（A）在不同的EV濃度下CD63-MBA的納米標簽對應的拉曼圖譜和（B）相應的線性回歸擬合結果。（C）在不同的EV濃度下PD-L1-DTNB的納米標簽對應的拉曼圖譜和（D）相應的線性回歸擬合結果。（E）在不同的EV濃度下EGFR-TFMBA的納米標簽對應的拉曼圖譜和（F）相應的線性回歸擬合結果。
圖5. 用所制備的SERS芯片表型多遠EV。（A）不同肺癌細胞系的EV和肺支氣管上表皮細胞系的EV進行SERS表征，（B）為相應的SERS特征值。三個細胞系的（C）PD-L1和（D）EGFR水平。（E）不同細胞系所產生的EV的SERS特征值。
結論
福建師范大學課題組利用小型臺式無掩膜直寫光刻系統- MicroWriter ML3制備了基于微流控芯片的SERS檢測芯片。實驗結果表明，芯片在定量檢測肺癌細胞系來源的EV方面具有優異的靈敏度。此外，該芯片展示了其區分各種細胞系來源EVs的超卓能力，可提供EV生物學功能檢測研究的新思路，并提供服務于臨床癌癥診斷和治療監測的集成化技術。從文中可知，小型臺式無掩膜直寫光刻系統可以根據研究的實際需要，迅速地制備出相關微納結構，保證了相關實驗的順利進行，為以微流控為手段檢測和診斷癌癥的研究提供可靠的技術保障。
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