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NanoCoulter 赋能精准诊断与治疗:细胞外囊泡研究的新突破!

2024年09月25日 13:13 来源:瑞芯智造(深圳)科技有限公司
外囊泡研究已成为生物医学领域备受关注的前沿热点,科学家们正不断探索着这些微小“信使”的奥秘,试图揭开它们在疾病发生发展中的作用,并开发基于细胞外囊泡的新型诊断和治疗策略。
要深入研究细胞外囊泡,首先要了解它们的“身份特征”——大小,电位和数量。在这方面瑞芯智造NanoCoulter单颗粒分析仪便发挥了至关重要的作用。 它就像一台精密的“纳米显微镜”,能够精准表征细胞外囊泡的尺寸,浓度,粒径分布以及Zeta电位,为科学家们提供可靠的数据基础,帮助他们更深入地理解这些微小“信使”的奥秘。接下来,我们将展示近期在细胞外囊泡领域客户发表的前沿成果,希望为广大科研工作者提供更多创新研究的有力支持。


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应用文章1




NanoCoulter 赋能精准诊断与治疗:细胞外囊泡研究的新突破!













Marijuana二酚 (CBD) 是一种天然的非精神活性Marijuana素,广泛应用于医药行业,其在治疗慢性疼痛、成瘾和焦虑症等多种疾病方面展现出巨大的潜力。然而,CBD生物利用度低,无法有效地富集在大脑中,限制了其在治疗神经疾病方面的应用。科研人员利用工程化的细胞外囊泡负载CBD,成功研发出一种脑靶向的药物递送系统 (RVG-Exo/CBD)。该系统不仅能够将CBD有效地输送到大脑,还能显著提高CBD的生物利用度,使其治疗效果比传统方法更显著[1]
在该项目中,研究人员使用NanoCoulterRVG-Exo/CBD的粒径和电位进行了单颗粒层面的表征。

作为一种基于电阻脉冲感应(RPS)原理的单颗粒检测设备,NanoCoulter可以在一次检测中精确的得到每一个颗粒的粒径和电位数据以及二者的相互关系,因此仅通过一次检测,研究人员不仅得到了RVG-Exo/CBD的粒径分布,还得到了粒径-电位的二维分布图通过该图可以清晰的看到颗粒粒径与电位的关系。


NanoCoulter 赋能精准诊断与治疗:细胞外囊泡研究的新突破!

图1. RVG-Exo/CBD的粒径分布图和电位-粒径分布


NanoCoulter性能亮点

研究者利用NanoCoulter对细胞外囊泡进行精确的zeta电位及粒度分析,为开发新型脑靶向药物递送系统提供了可靠的数据支持。该研究利用改造后的EVs包裹CBD药物,并通过NanoCoulter的精准测量,证实了高效的药物封装率,进一步验证了NanoCoulter在纳米尺度药物递送方面的应用价值。

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细胞外囊泡根据其来源的不同,其在人体内不仅有正面作用,也可能产生负面作用,肿瘤细胞在增殖的过程中也会释放细胞外囊泡,这些囊泡像是微小的“间谍”,它们能够潜入机体,操控免疫系统,甚至为肿瘤转移“铺路”。在这项研究中,研究人员发现肿瘤来源的细胞外囊泡能够激活肺纤维细胞中的S100A10分子,这种分子可以招募髓系抑制细胞 (MDSCs) 至肺部,而MDSCs可以削弱机体对肿瘤的抵抗能力,加速肿瘤的转移[2]

在该项研究中,研究人员利用NanoCoulter对癌细胞系B16/F10 和 E0771来源的外泌体进行粒度表征。
在下图中,NanoCoulter清晰的表征了两种不同来源细胞外囊泡的粒径分布及浓度分布情况。
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图 2 两种细胞系提取的细胞外囊泡粒径与浓度分布


NanoCoulter性能亮点:

该研究利用NanoCoulter分析肿瘤来源的细胞外囊泡的粒径分布,并结合其他技术,揭示了肿瘤来源的EVs在激活S100A10分子,以及干涉肺部免疫微环境方面的重要作用。该研究再次证明了NanoCoulter在评估EVs的生物学功能方面的强大能力。

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NanoCoulter 赋能精准诊断与治疗:细胞外囊泡研究的新突破!

慢性偏头痛困扰着许多人,寻找有效的诊断方法一直是医学界的研究重点。在最近的一项研究中发现,从慢性偏头痛患者血浆中提取的细胞外囊泡含有6种特异性蛋白质标志物,这些标志物能够准确地区分慢性偏头痛患者与其他类型的头痛患者,甚至与健康人区分开来。这项研究为慢性偏头痛的早期诊断提供了新的思路,同时也为深入理解慢性偏头痛的发病机制,开发更有效的治疗方法奠定了基础[3]

在该项研究中,研究人员使用NanoCoulter对患者血浆提取产物进行表征,验证其为细胞外囊泡,并确定其粒径及浓度。可以看出三个血浆提取样本的粒径都在70-90 nm左右,与常见细胞外囊泡粒径范围相符合。同时下游的生物学实验也验证了这些样本含有特征标志物,证明了所提取到的产物确实为细胞外泌体。这为后续探究致病机制的实验开展,提供了坚实的基础。

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图 3 NanoCoulter对三个患者的血浆提取样本的表征


NanoCoulter性能亮点:

研究者使用NanoCoulter精确检测并相互比较了不同供体来源的血浆外泌体的粒径及粒径分布。利用NanoCoulter的RPS检测技术与TEM和Western blot等方法形成正交互补验证。也为未来的外泌体精确表征展示了一套最小化的范式。

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葛根,一种常见的药食两用植物,其根部富含多种活性成分,具有解酒护肝的功效。然而,以往的研究主要集中在葛根中的一种主要成分——葛根素上。研究人员们对葛根鲜根中提取的类外泌体纳米囊泡 (P-ELNs) 展开了深入研究,发现P-ELNs具有典型的植物外泌体特征,富含丰富的生物活性物质,展现出更好的生物相容性和利用度。
研究表明,P-ELNs能够显著提高机体对酒精的耐受性和酒精代谢能力,其效果优于葛根素,这表明P-ELNs中可能存在着其他活性成分发挥作用。此外,研究还发现,P-ELNs不仅能促进酒精代谢,还能抑制铁死亡的发生,减轻酒精引起的急性肝损伤。该研究为开发新型解酒护肝的健康产品提供了理论基础,未来将继续深入研究P-ELNs的活性成分及其作用机制,探索其在治疗慢性肝损伤方面的应用潜力[4]

在这项研究中,研究人员利用NanoCoulter对P-ELNs的Zeta电位进行了表征。

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图 4 三个P-ELNs样本的单颗粒zeta电位分布


NanoCoulter性能亮点:

文中NanoCoulter助力研究者快速分析不同批次植物类外泌体样本的单颗粒粒径与单颗粒zeta电位,同时直观的二维散点图给出了每个样本中每个颗粒的大小和电位之间的相互关系,及其潜在的群体变化。



细胞外囊泡,这颗生物医学领域的“明日之星”,正不断释放着它无限的潜力。从精准药物递送,到揭示肿瘤转移的秘密,再到帮助诊断慢性疾病,这些微小的“信使”正在为人类健康带来革命性的改变。

而在这场探索之旅中,NanoCoulter 单颗粒纳米粒度仪,凭借其高灵敏度高精高分辨率,成为科学家们研究“利器”。它能够精确表征细胞外囊泡的浓度,电位,粒径分布,为研究者们提供可靠的数据支撑,帮助人们更深入地理解这些微小“信使”的奥秘,进而推动细胞外囊泡研究的快速发展。


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NanoCoulter产品优势

NanoCoulter 赋能精准诊断与治疗:细胞外囊泡研究的新突破!

高灵敏度

可以准确测量单个细胞外囊泡的粒径,即使是直径小于100纳米的囊泡也能被准确检测到,数据与TEM结果保持高度一致。


高精

能够提供精确的细胞外囊泡粒径分布和颗粒数量信息,测量精度高,线性区间宽(R2> 0.999)为研究人员提供可靠的数据基础。


高分辨率

能够区分不同大小不同电位的细胞外囊泡,且粒径与zeta电位同时分析,为研究人员提供更丰富的信息。


未来,随着研究的不断深入,细胞外囊泡将在疾病诊断、治疗和预防领域发挥越来越重要的作用。而NanoCoulter等先进仪器设备将继续为科学家们提供强有力的技术赋能,帮助人们揭开细胞外囊泡的神秘面纱,为解开人类健康的“泌”码,开创更加美好的未来!




NanoCoulter 赋能精准诊断与治疗:细胞外囊泡研究的新突破!

参考文献


[1] Li Y, Chen Z, Guo J, et al. Enhanced brain-targeting and efficacy of cannabidiol via RVG-Exo/CBD nanodelivery system. Biochem Biophys Res Commun. 725 (2024) 150260. doi.org/10.1016/j.bbrc.2024.150260
[2] Li J, Zhou C, Gao X, et al. S100A10 promotes cancer metastasis via recruitment of MDSCs within the lungs. OncoImmunology. (2024) 13(1). doi.org/10.1080/2162402X.2024.2381803
[3] Zhang W, Wan F, Duan L, et al. The Proteomic Analysis of Chronic Migraine Exosomes Reveals Disease Patterns and Potential Biomarkers. Mol Neurobiol. Published online July 27, 2024. doi:10.1007/s12035-024-04389-w
[4] Zhang W, Song Q, Bi X, et al. Preparation of Pueraria lobata Root-Derived Exosome-Like Nanovesicles and Evaluation of Their Effects on Mitigating Alcoholic Intoxication and Promoting Alcohol Metabolism in Mice. Int. J. Nanomedicine. 2024:19 4907–4921. doi:10.2147/IJN.S462602





关键词: 纳米颗粒

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