Новый метод разделения наночастиц дает толчок развитию биотехнологий и исследований рака
В исследованиях наночастиц точный контроль и разделение долгое время оставались узким местом в биотехнологии. Исследователи из Университета Оулу разработали новый метод, улучшающий разделение и очистку частиц. Эта перспективная методика может быть применена, например, в исследованиях рака.
Разделение наночастиц остается сложной задачей в биотехнологии. Как только размер частиц уменьшается до нескольких сотен нанометров, их поведение начинает определяться диффузией — случайным блужданием частиц. Это ослабляет силы, используемые для их перемещения, что приводит к резкому снижению точности разделения.
Группа исследователей в области микрофлюидики под руководством профессора Чаглара Эльбукена из Университета Оулу разработала новое решение этой проблемы. Предложенный метод значительно улучшает разделение и очистку как мелких синтетических частиц, так и наноразмерных везикул, выделяемых живыми клетками.
Разделение частиц имеет решающее значение, поскольку многие биологические процессы происходят точно на наномасштабе. Внеклеточные везикулы, выделенные из биологических образцов, могут выявлять ранние изменения в организме. Если примеси не могут быть удалены, ценная информация может остаться незамеченной. Поэтому эффективный, но щадящий метод очистки необходим как для диагностики, так и для фундаментальных исследований.
В новом методе исследователи объединили два физических явления: подъемную силу, создаваемую электрофоретическим скольжением, и боковые силы, возникающие в вязкоупругой жидкости. В явлении скольжения электрическое поле не притягивает частицу напрямую, а приводит в движение окружающую жидкость. Вязкоупругая жидкость ведет себя частично как обычная жидкость, а частично как упругий материал, что приводит к возникновению боковых сил, которые не возникают в водных растворах.
Результаты исследования были недавно опубликованы в авторитетном журнале Analytical Chemistry. Ведущий автор статьи, докторант Сейедамирхосейн Абдорахимзаде из Университета Оулу, объясняет значимость этой работы:
«Контролируемое разделение наночастиц имеет важное значение как в биологических исследованиях, так и во многих клинических приложениях, однако существующие методы часто медленны, сложны или ненадежны. Наш метод разделения и очистки позволяет удивительно эффективно сортировать частицы в обычном микроканале. До сих пор для частиц такого размера требовались наножидкостные каналы, которые легко засоряются и требуют высокого рабочего давления. По сравнению с более ранними методами, новый метод быстрее, точнее и проще в масштабировании».
Исследование показало, что данный метод улучшает разделение и чистоту полистирольных частиц примерно на 30–50%. Полистирольные частицы обычно используются в качестве модельных частиц в исследованиях, поскольку их размер, форма и поверхностные свойства могут быть изготовлены с высокой точностью. Это делает их идеальным тестовым материалом для различных методов разделения, таких как те, которые используются в микрофлюидике. Исследователям также удалось повысить чистоту везикул, выделяемых раковыми клетками, более чем на одну пятую — значительное улучшение в таком масштабе.
По словам исследователей, в будущем этот метод может быть применен в анализе образцов крови, исследованиях рака, изучении клеточной коммуникации и наномедицине в более широком смысле.
Источник: Университет Оулу