Applicazione dell'analisi mono-molecolare FCS nello sviluppo di nuove tecnologie di separazione del plasma

Visualizzazione della ricerca

In una serie di casi, la circolazione del plasma è stata ridotta in modo significativo, in particolare per quanto riguarda la circolazione del sangue.non è sufficiente in scenari che richiedono la portabilità, elaborazione di campioni ultra-piccoli o alimentazione fuori rete.

Per affrontare questo problema, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Yang Hui dell'Istituto di tecnologia avanzata di Shenzhen, Accademia cinese delle scienze, ha pubblicato uno studio innovativo nelMicrosistemi e nanotecnologia, che propone un dispositivo di separazione del plasma senza alimentazione basato sulla magnetoforesi negativa.

L'innovazione principale di questo dispositivo risiede nella sua"matrice magnetica a doppio Halbach".Questa progettazione consente una separazione efficiente e statica dei globuli sanguigni dal plasma contenuto nel sangue intero mediante forze magnetiche, senza la necessità di fonti di alimentazione esterne o pompe di precisione.

Il team ha convalidato l'efficienza di separazione attraverso esperimenti con campioni di sangue intero di ratti e umani. They successfully applied the device to rapid detection in simulated medicine metabolism assays (including fluorescent antibody concentration and hydrodynamic radius analyses) and COVID-19 IgG antibody detectionI risultati hanno mostrato un'elevata coerenza con la centrifugazione tradizionale, dimostrando che questo dispositivo offre un costo basso.soluzione facile da usare per analisi biochimiche rapide in contesti a risorse limitate.

Tecnologia FCS: lo "standard d'oro" per la convalida della qualità della separazione

Per verificare se il plasma separato tramite magnetoforesi negativa sia adatto per l'analisi farmacocinetica (PK) a valle,il gruppo di ricerca ha introdotto una tecnica di rilevamento a singola molecola altamente sensibile:Spectroscopia di correlazione di fluorescenza (FCS).

I ricercatori miscelarono anticorpi contrassegnati con fluorescenza a varie concentrazioni (10 nM, 20 nM e 40 nM) nel sangue intero del ratto.Il plasma è stato ottenuto sia mediante separazione da magnetoforesi negativa che mediante centrifugazione standard in due fasi, seguita da una valutazione comparativa con FCS.

Conclusioni fondamentali:

• Consistenza delle particelle:Il raggio idrodinamico apparente ($\tau_D$ value) degli anticorpi misurati con FCS ha mostrato una elevata coerenza tra i due gruppi, con una varianza massima di solo il 14,1%.Questo indica che il processo di magnetoforesi negativa è notevolmente delicato, senza causare l'aggregazione o la degradazione degli anticorpi e preservando la loro conformazione naturale.

• Accuratezza della concentrazione:Le concentrazioni di anticorpi misurate in entrambi i metodi sono state eccezionalmente vicine, con una varianza massima del 16,3%.Ciò conferma che la magnetoforesi negativa non provoca alcuna perdita di proteine specifiche o adsorbimento non specifico..

Questi risultati dimostrano con forza che la separazione per magnetoforesi negativa raggiunge l'equivalenza qualitativa con la centrifugazione "standard aureo",La Commissione europea ha adottato un regolamento che stabilisce le modalità di applicazione del presente regolamento., un monitoraggio affidabile della concentrazione del medicinale.

Figura 5:Risultati di rilevamento rapido del metabolismo dei farmaci simulato.

• a)Flusso di lavoro dei test sul metabolismo dei medicinali sui ratti;

• b·d:risultati di rilevazione FCS di anticorpi fluorescenti nel plasma separati mediante separazione magnetica vs centrifugazione a concentrazioni di anticorpi di (b) 10 nM, (c) 20 nM e (d) 40 nM;

• e:Confronto delle concentrazioni di anticorpi fluorescenti e dei valori τD (una misura associata alla dimensione idrodinamica dell'anticorpo) nei campioni di plasma dopo separazione magnetica e centrifugamento.

Perché il vantaggio tecnico del FCS è indispensabile?

La FCS ha svolto un ruolo di arbitro cruciale in questo studio a causa delle sue distinte capacità analitiche:

1. Sensibilità a singola molecola:Quantifica con precisione le molecole fluorescenti nell'intervallo da pM a nM, superando di gran lunga i metodi convenzionali e rendendolo ideale per il monitoraggio delle concentrazioni di farmaci dinamici in vivo.

2. Requisito minimo di campionamento:Questo è fondamentale per gli studi su animali di piccole dimensioni con limiti di volume sanguigno rigorosi, consentendo il campionamento seriale in più punti senza compromettere la salute degli animali.

3. Misurazione in loco senza test:La FCS quantifica direttamente le molecole bersaglio attraverso fluttuazioni di fluorescenza all'interno di un volume confocale, anche in presenza di proteine complesse, lipidi,o nanoparticelle magnetiche residue, eliminando gli errori di depurazione e le perdite di recupero.

4. Analisi simultanea della concentrazione e delle dimensioni:Oltre alla concentrazione, il FCS determina i coefficienti di diffusione (τD),che servono come metriche chiave per valutare lo stato di aggregazione o degradazione dei medicinali.

5. Prestazioni elevate e rapide:Le singole misurazioni sono completate in soli 10 secondi, il che lo rende adatto per l' elaborazione di campioni animali in più periodi e coorti in studi farmacocinetici ad alto rendimento.

Significato della ricerca e prospettive di applicazione della FCS

Questo studio segna la prima integrazione di un array magnetico a doppio Halbach potenziato con magnetoforesi negativa statica per creare un"passivo, senza pompe, altamente adattabile"La piattaforma di separazione del plasma supera la tradizionale dipendenza da energia esterna e da apparecchiature ingombranti, garantendo al contempo un'eccellente efficienza di separazione e una compatibilità dei test a valle.

Nel corso di questo lavoro, la FCS è stata un punto di riferimento insostituibile, fornendo prove quantitative dell'affidabilità della magnetoforesi negativa e dell'integrità del campione.Questa base metodologica supporta le future applicazioni in farmacocinetica basata sulla fluorescenza, rilevamento di biomarcatori e monitoraggio dei farmaci terapeutici (TDM).La combinazione di FCS con dispositivi portatili di separazione del plasma promette di sbloccare una nuova generazione di, punti di cura e soluzioni diagnostiche cliniche precise.

Sulla tecnologia FCS

Spectroscopia di correlazione di fluorescenza (FCS)misura le caratteristiche molecolari/nanoparticelle, quali la concentrazione molare, la luminosità/lo stato di aggregazione, il coefficiente di diffusione/il raggio idrodinamico e l'affinità di legame (K_DCome strumento analitico omogeneo, in situ, ad alto contenuto, il metodo di analisi è basato su un metodo di analisi basato su un metodo di analisi basato su un metodo di analisi basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato su un metodo basato suFCS è pienamente compatibile con matrici fisiologiche (compresi lisati cellulari e sangue intero).

FCS e le sue tecniche derivate sono ampiamente utilizzate nella segnalazione cellulare, nella separazione di fase liquido-liquido (LLPS), nella denaturazione/aggregazione biomolecolare, nei meccanismi struttura-funzione,sviluppo della nanomedicina, analisi degli esosomi, ingegneria delle sonde fluorescenti, screening di anticorpi/medicinali e microfluidica.

A proposito dell' analizzatore di interazione biomolecolare JLM-Lifetech FCS

IlAnalizzatore di interazione molecolare FCS della serie MIA per la cinetica mono-molecolareè una piattaforma monomolecolare ultra-sensibile basata sulla spettroscopia di correlazione di fluorescenza (FCS).caratterizza le interazioni e le proprietà biomolecolari a livello di singola molecola.

Utilizzando algoritmi di correlazione per risolvere i segnali di dominio temporale, il sistema non richiede passi di separazione o purificazione (rilevazione omogenea).fornisce un'analisi quantitativa della concentrazione ad alto rendimento, dimensione delle particelle, coefficiente di diffusione e affinità di legame (K_D) in pochi secondi.

Campi di applicazione primari:

• Medicina Discovery & Development

• Biologia cellulare

• Scienze chimiche

• Biochimica e biologia molecolare

• Biologia strutturale

• Fotofisica