单宁酸涂层磁珠可促进早期癌症诊断

研究人员合成了一种单宁酸包被的磁珠，能够以 60% 的效率从生物体液中提取膜囊泡(称为“外泌体”)。这种新方法将使从实验室样本中分离外泌体变得更容易、更快捷，而外泌体的化学成分将有助于在早期检测癌症。这项研究发表在《材料化学杂志 B》上。

人体细胞通过外泌体进行“交流”。外泌体是一种释放到细胞间隙的微小膜囊泡，携带蛋白质、脂肪、核酸和其他分子。由于外泌体的内容物复制了其分离出来的细胞的化学组成，因此可以用作识别各种疾病的分子标记。例如，外泌体中存在癌细胞特有的蛋白质和 RNA ，这是早期癌症的有力证据。

然而，基于外泌体的诊断方法尚未在临床实践中得到广泛应用，因为这些囊泡与病毒一样小，因此很难分离。最近提出的一种方法是使用磁珠从生物样本(例如血液)中捕获外泌体。

珠子表面涂有抗体等分子，这些分子可以特异性地结合外泌体并将其固定在原位，然后使用磁铁从生物样本中提取珠子-外泌体复合物。然而，这种方法效率相当低，促使研究人员改进珠子结合外泌体的能力。

由斯科尔科沃科学技术学院、莫斯科国立罗蒙诺索夫大学和俄罗斯卫生部库拉科夫国家妇产科及围产期医学研究中心组成的联合团队对磁珠进行了改进，在磁珠表面涂上了一层单宁酸。

研究人员合成了氧化铁和碳酸钙珠(后者最常见的形式是白垩和大理石)，然后在其表面涂上一层聚乙烯吡咯烷酮和聚烯丙基氨基盐酸盐聚合物或白蛋白，这些聚合物或白蛋白可特异性地与外泌体结合。最后，将所得复合物置于单宁酸中，单宁酸与其他分子一起沉淀在表面上。

研究人员将磁珠放入含有预定量外泌体的溶液中，评估结合效率，然后用磁铁取出磁珠，并测量剩余的膜囊泡量。

他们发现，单宁酸涂层珠子可以捕获 50% 至 60% 的外泌体，具体取决于涂层中第二种分子的类型(聚合物或白蛋白)。其他仅用聚合物或白蛋白涂层的样品的效率仅为 34%。

涂有单宁酸的珠子效果更好，因为酸与珠子表面的脂肪和蛋白质形成氢键，为外泌体提供了额外的锚点。单宁酸还有助于形成完整的复合物，膜囊泡粘附在珠子上并相互粘附，从而可以从溶液中提取出更多的膜囊泡。

该团队实现的外泌体捕获效率可与广泛使用但极其繁琐的排阻色谱法相媲美，排阻色谱法需要通过一层凝胶筛选外泌体，以将其与液体中的其他成分分离。新方法也更省时(2.5 小时 vs. 4 小时)，这将加快整个过程并使其在临床实践中得到更广泛的应用。

“未来，外泌体化学成分分析的广泛应用将有助于促进各种癌症的早期诊断。展望未来，我们计划改进磁珠的表面结构，以进一步提高其效率。”斯科尔科沃理工学院光子学中心副教授、项目负责人 Alexey Yashchenok 表示。