新規プラズマ分離技術開発におけるFCS単分子解析の応用

研究概要

臨床診断と診療所での検査 (POCT) では,全血からプラズマを迅速に分離することは依然として重大な課題です.携帯性が必要なシナリオでは不足します超小規模なサンプル処理や ネットワーク外電源

中国科学アカデミーのシェンゼン高等技術研究所 (Shenzhen Institute of Advanced Technology) のヤン・フイ教授率いる研究チームがマイクロシステムとナノエンジニアリング陰性磁気分泌をベースにした 無電源のプラズマ分離装置を提案する.

この装置の主要な革新は"長短交互のダブルハルバッハ強化磁石配列"この設計は,外部電源や精密ポンプを必要とせずに,全血中の血球とプラズマを磁力による効率的で静的分離を可能にします.

研究チームはネズミとヒトの全血サンプルで 分離効率を検証しました 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 detectionこの装置は低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,低コストで,資源が限られた環境で迅速な生化学分析のための操作が簡単なソリューション.

FCS技術:分離品質検証の"ゴールドスタンダード"

陰性磁気分泌によって分離されたプラズマが下流薬剤動力学 (PK) 分析に適しているかどうかを確認するため,研究チームは非常に敏感な単分子検出技術を導入しました:発光相関スペクトロピー (FCS).

研究者らはラットの全血に 異なる濃度 (10 nM,20 nM,および40 nM) の 熒光で標識された抗体を混ぜた.プラズマは負磁気分離と標準の2段階遠心分離の両方によって得られた.比較評価が行われました.

主要な発見:

• 粒子の大きさの一貫性:FCS で測定された抗体の表面的な水力学半径 (\tau_D$値) は,2つのグループ間で高い一貫性を示し,最大差異はわずか14.1%でした.陰性磁気分泌の過程は 驚くほど優しく抗体結合や分解をなくし,本来の形状を維持します.

• 濃度精度:この2つの方法で測定された抗体濃度は,最大変異が16. 3%で,非常に近いものでした.これは,負磁気分泌が特定のタンパク質の損失や非特異的な吸収を引き起こさないことを確認します..

これらの発見は,負磁気分離が"ゴールドスタンダード"の遠心分離と品質の同等性を達成することを強く証明しています.迅速に導入するために必要不可欠な品質管理データを提供信頼性の高い薬剤濃度監視

図5薬物の代謝をシミュレートした迅速な検出結果

• a:ラットの薬剤代謝試験の作業流程

• b ◎d:(b) 10 nM, (c) 20 nM,および (d) 40 nMの抗体濃度で磁気分離と遠心分離によって分離されたプラズマ中の反光抗体のFCS検出結果.

• e:磁気分離 vs 遠心分離後のプラズマサンプルにおける熒光抗体濃度と τD値 (抗体水力学サイズに関連する指標) の比較.

なぜ FCS の 技術 的 な 利点は 必要 な の です か

FCSは,この研究において,その独特の分析能力により,決定的な審判の役割を果たしました.

1. 単分子感受性pMからnMの範囲内の熒光分子を正確に量化し,従来の方法をはるかに上回り,ダイナミックな薬剤濃度を in vivo に追跡するのに理想的です.

2. 最小サンプル要求:検査ごとに30μLの血球のみが必要である.これは,動物の健康を損なうことなく多点連続採取を可能にする,血容量制限が厳格な小動物試験にとって不可欠である.

3. 試験無しの現地測定:FCSは,複雑なタンパク質,脂質,浄化に起因する誤りや回収損失を排除する.

4. 同期濃度とサイズ分析:濃度を超えて,FCSは拡散係数 (τD) を決定します.基礎フローロメトリーで達成できない分析的次元.

5. 高速高速性能:単一の測定は10秒で完了し,高出力薬剤動力学試験で複数の時間点とコホートで動物サンプルを処理するのに適しています.

研究意義とFCSの応用展望

この研究では,初めて,静的マイナスの磁気分泌と強化された二重ハルバッハ磁気配列を統合し,"受動的で ポンプなしで 柔軟性も高い"プラズマ分離プラットフォーム.これは,優れた分離効率とダウンストリームアッセイ互換性を提供しながら,従来の外部電源と広範囲な機器への依存を克服します.

この研究を通して,FCSは代替できない基準として機能し,マイナスの磁気分泌の信頼性とサンプル整合性の定量的な証明を提供しました.この方法論的基礎は,フローレッセンスをベースとした薬剤動学における将来の応用をサポートします単一分子検出がより利用可能になりつつあり,FCSをポータブルなプラズマ分離装置と組み合わせることで 新しい世代の最小侵襲性治療のポイントや 精密な臨床診断のソリューションです

FCS テクノロジーについて

発光相関スペクトロピー (FCS)分子/ナノ粒子の特性 (モラー濃度,明るさ/集積状態,拡散係数/水力学半径,結合親和性 (K) など) を測定する_D単分子解像度 (~μL) のマイクロボリュームサンプル (~μL) や生体細胞における値)FCS は生理学的マトリックス (細胞リサートや全血を含む) と完全に互換性があります.

FCSとその派生技術は,細胞シグナル化,液体-液体相分離 (LLPS),生物分子変性/結合,構造機能機構,ナノ医学開発抗体/薬剤スクリーニング,マイクロ流体学など.現在までに,FCSを利用した1万5000件以上の学術論文がPubMedにインデックスされている.

JLM-Lifetech FCS 生物分子相互作用分析機について

についてMIAシリーズ FCS単分子動力学のための分子相互作用分析機超敏感な単分子プラットフォームで,フルオレセンスの相関スペクトロスコピー (FCS) をベースにしている.顕微鏡観測体積内のフルオレセンスの強度変動を検出することによって,単一分子レベルでの生物分子相互作用と特性を特徴づけます.

このシステムは,時間域信号を解析するために相関アルゴリズムを使用し,分離または浄化段階 (均質検出) を必要としません. 数十マイクロリットルのサンプル容量で,濃度の定量分析を高速にできます粒子の大きさ,拡散係数,結合親和性 (K)_D) 数秒以内に

主要な応用分野:

• 医学 発見と開発

• 細胞生物学

• 化学

• 生物 化学 と 分子 生物学

• 構造生物学

• 光物理学