利用声表面波器件进行外泌体分离和浓缩

如图1所示，作者详细展示了ASCENDx平台的组成及其声学分离和浓缩外泌体的工作原理。该平台由一个置于PDMS环中的水滴构成，水滴上方放置了一个带有微流控结构的圆盘。通过聚焦声表面波换能器向液滴中发射声表面波从而在水滴中形成旋转的声流效应。这一效应使得圆盘快速旋转，达到类似离心机的效果，大颗粒物体（如较大的外泌体）首先向盘片边缘迁移，而小颗粒物体则保留在通道中。此外，盘片上沉积双金属纳米星，这些纳米星通过表面增强拉曼散射 (SERS)实现了标签自由的生物分子检测。该图还展示了具体的器件照片和声学流体盘单元的示意图，揭示了ASCENDx平台的物理布局和工作机制。

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图2探讨了ASCENDx平台上不同参数对声学驱动盘旋转速度的影响，包括SPFT偏移距离、滴体体积和输入电压。结果显示，适当调整这些参数可以优化旋转效率，从而改善外泌体的分离和浓缩效果。图中还展示了声学旋转前后纳米粒子在盘片通道中的分布变化，以及使用该平台进行血浆分离的结果。可以有效将血细胞与血浆分离，红细胞被迫向通道末端移动，而血浆则在较高位置形成清晰的界面。这一功能说明ASCENDx平台不仅适用于外泌体的分离，也可用于更广泛的生物样本处理。

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图3详细描述了ASCENDx平台中的等离子体生物传感单元的设计和优化。通过有限元模拟(FEM)，作者分析了不同形态的双金属纳米星对局部电场增强的影响，以及这些纳米星的SERS检测性能。图中展示了不同银层厚度的纳米星对SERS信号强度的具体影响，从而确定了最优的纳米星形态。实验结果与理论模拟高度吻合，验证了使用这些纳米星进行生物标志物检测的有效性。这些成果不仅加深了对纳米材料在生物传感中应用的理解，也为ASCENDx平台的实际应用奠定了坚实的科学基础。

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该研究表明，使用ASCENDx平台处理CRC患者血浆样本，并通过传统RT-PCR技术进行分析，处理过的样本显示出比未处理样本更高的信号强度，证明了ASCENDx平台在丰富生物标志物方面的高效性。此外，通过对比旋转前后的样本，明显看出ASCENDx平台能够显著提高分子诊断的灵敏度和特异性。（图4）

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图5阐述了ASCENDx平台在检测循环CRC生物标志物方面的应用，展示了从样本处理到SERS光谱分析的完整工作流程。图中左侧展示了丰富的外泌体RNA的处理步骤，右侧则展示了SERS光谱的解混分析，用于定量每个探针信号。通过这种方法，ASCENDx平台不仅能够检测特定的miRNA生物标志物，还能够通过高度特异的SERS信号提供准确的诊断信息。图中还包含了使用这一平台得到的代表性SERS光谱，进一步证明了其在精准医疗和点护诊断中的潜力。研究人员相信，ASCENDx平台很快可以适应其他疾病，使其成为精准医学和临床诊断中的多功能工具。设备的紧凑尺寸及其处理样本的效率使其非常适合临床使用，可能会降低传统诊断方法相关的时间和成本。