يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

استكشاف تطبيق الاستشعار الحيوي القائم على تشتت رامان المعزز على السطح لوحدات الطيران الفردية في تشخيص الأمراض والعلاجات

405 مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/69258

⸱

مارس 13, 2026

 ,  ,  , 
1Department of Materials Science and Engineering, University of California Los Angeles, 2Cornea Division, Stein Eye Institute, University of California Los Angeles

* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

هنا، نقدم بروتوكولا لتحليل الحويصلات الصغيرة خارج الخلية (sEVs) باستخدام مطيافية رامان المحسنة على السطح (SERS) بدون ملصقات، مما يمكن من تشخيص الأمراض طالية التوغل وتقييم الحويصلات الكهربائية كوسيلة لتوصيل العلاج.

الملخص

يحدد هذا البروتوكول منصة شاملة خالية من الملصقات تدمج التحليل الطيفي الراماني المعزز بالسطح (SERS) مع التعلم الآلي (ML) لاكتشاف وتحليل جزيئيا للحويصلات الصغيرة خارج الخلية (sEVs) لأغراض تشخيصية وعلاجية. تبدأ الطريقة بعزل ال sEV باستخدام كروماتوغرافيا استبعاد الحجم أو الطرد المركزي الفائق. ثم تحلل الحويصلات المعزولة على ركائز ثنائية الأبعاد من الذهب النانوي الهرمي الهندسي القادرة على الحساسية للحويصلة الواحدة. من خلال الاستفادة من بصمات رامان الكيميائية الحيوية الداخلية، يتيح البروتوكول الكشف عالي التخصص دون وجود علامات خارجية. بعد الاستحواذ الطيفي، تخضع البيانات للمعالجة المسبقة ويتم تحليلها باستخدام خوارزميات تعلم آلي مدربة (مثل LDA، SVC) لتصنيف حالات المرض، مما يميز سرطان المعدة عن الضوابط الصحية باستخدام مواد القياس السليمة من الأنسجة والبلازما واللعاب بدقة تصنيف 90.1٪، 70.9٪، و60.7٪. بالإضافة إلى ذلك، يظهر تطبيقه العلاجي من خلال قياس كمية تحميل الدوكسوروبيسين في الوحدات المفردة المغناطيسية، وهو قياس معزز باستخدام ركائز مغطاة بالجرافين كمعيار داخلي. يسمح هذا النهج بتحليل عالي الإنتاجية يلتقط التباين السكاني الضروري للكشف المبكر عن الأمراض وفهم كفاءة تحميل الأدوية على مستوى الحويصلة الواحدة.

المقدمة

الحويصلات الصغيرة خارج الخلية (sEVs)، التي يتراوح قطرها عادة بين 30 إلى 200 نانومتر، تفرز طبيعيا من قبل الخلايا إلى سوائل بيولوجية وتحمل بروتينات ودهون وأحماض نووية تدل على أصل خليتها 1,2,3. كونها مؤشرات حيوية غير جراحية موجودة في اللعاب والبول وسوائل الجسم الأخرى4، فهي تحمل وعدا في تشخيص المرض المبكر، وتوقع التشخيص، والمراقبة العلاجية، خاصة في الأورام 5,6,7. ومع ذلك، فإن ترجمتها السريرية تعاني من تنوعها العالي وقلة وفرة المصفوفات البيولوجية المعقدة8. لتجاوز هذه التحديات، يستفيد هذا البروتوكول من مطيافية رامان المحسنة على السطح (SERS)، وهي طريقة تحليلية قوية قادرة على تضخيم تشتت رامان بما يصل إلى 1010-10 11 مرة عبر الركائز البلازمونية 9,10,11. يلتقط SERS أطياف "بصمة" جزيئية جوهرية لوحدات القياس الفردية خلال ثوان، مما يمكن من تحليل الحويصلة الواحدة فائقة الحساسية مع تجنب أوقات الفحص الطويلة.

تجمع طريقتنا بشكل تآزري بين SERS المعتمد على الأنظمة الخالية من الملصقات لتحقيق توصيف سريع وحساس للغاية للوحدات الفردية 12,13,14,15,16. يلتقط SERS الخالي من الملصقات التواقيع الكيميائية الحيوية الجوهرية، وعند اقترانه بنماذج تعلم آلي مثل LDA، فقد ثبت أنه يميز بين الخلايا الكيميائية الحية والمضيئة ذات خصوصية عالية13. لتعزيز قابلية التكرار والقدرة الكمية لمنصتنا بشكل أكبر، فإن طريقتنا متوافقة تماما مع ركائز رامان المغطاة بالجرافين16. يوفر الجرافين بطبقة واحدة سطحا كيميائيا موحدا يثبت النقاط الساخنة البلازمونية ويعزز الامتصاص الجزيئي17,18، والأهم من ذلك، أن الجرافين أحادي الطبقة يعمل كمقياس "مدمج" لإشارات SERS 12,19، مما يمكن من القدرة على قياس الجزيئات المكتشفة. على الرغم من أن قطر شعاع ليزر رامان (~ 1 ميكرومتر) أكبر من شعاع الليزر النموذجي، إلا أن منصتنا تحقق دقة فعالة في الحويصلة الواحدة بفضل التفاعل الفريد بين الآليات الفيزيائية والإحصائية. تولد ركيزة الهرم النانوي الذهبي شبه الدورية "نقاط ساخنة" بلازمية محلية للغاية بأحجام أصغر من 100 نانومتر، تضخم إشارات رامان بطريقة خطية فائقة12. نتيجة لذلك، تهيمن الإشارة القادمة من ال sEV الأقرب بشكل ستوشيكي إلى أكثر نقطة ساخنة كثافة داخل الشعاع على الطيف. بالإضافة إلى ذلك، يؤكد تصوير SEM أن الإشارات السوقية متباعدة جيدا (> 1 ميكرومتر)، مما يقلل من التداخل الطيفي، بينما تكشف خرائط شدة رامان عن تحديد موقع الإشارة يتطابق مع حجم الحويصلات الفردية13,14. معا، تضمن هذه الميزات أن كل طيف مجمع يتوافق بشكل رئيسي مع جهاز sEV واحد، مما يمكن من تحليل الحويصلة الأحادية القوية وخالية من العلامات إحصائيا. مقارنة بالأساليب التقليدية مثل الكتلة الغربية، أو مطيافية الكتلة، أو تشتت رامان العادي التي تتطلب أحجام عينات كبيرة ولا يمكنها تحليل الحويصلات المفردة20، توفر منصة SERS ذات الحويصلة الواحدة لدينا حساسية وإنتاجية ودقة جزيئية فائقة. هذا السير مناسب للباحثين الذين يهدفون إلى تطوير أدوات تشخيصية عالية الدقة وقليل التوغل أو لاستكشاف تباين الجرعات الكهربائية وكفاءة تحميل الأدوية في الدراسات العلاجية الفردية. في هذا البروتوكول، نوضح كيف تستخدم منصة SERS لدينا وحدات تخزين كهربائية منفردة لتمكين اكتشاف الأمراض والتطبيقات العلاجية، خاصة في السرطان، بما في ذلك سير العمل الكامل لعزل الحويصلات، وتحضير الركيزة البلازمونية، والحصول على رامان، وتحليل البيانات باستخدام التعلم الآلي.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

تم جمع العينات البشرية وفقا لإعلان هلسنكي وتمت الموافقة عليه من قبل مجلس المراجعة المؤسسية (IRB) في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس. قدم جميع المتبرعين موافقة مكتوبة مستنيرة قبل مشاركتهم في الدراسة.

ملاحظة: تم استخدام ما مجموعه 4 خطوط خلايا، AGS (CRL-1739)، A549 (CCL-185)، NCI-N87 (CRL-5822)، Hs 738.St/Int (CRL-7869)، جميعها تم شراؤها من بائع تجاري، في هذه الدراسة. تم زراعة هذه الخطوط الخلوية وتمريرها وفقا لتعليمات ومواد البائع بدقة. تم جمع الوسائط المكيفة وتخزينها عند -20 درجة مئوية قبل معالجتها. في مركز سامسونج الطبي في كوريا، ساهم المتبرعون طوعا بعينات من الأنسجة والبلازما واللعاب. تم الحصول على نسيج سرطان المعدة أثناء الاستئصال الجراحي، بينما تم جمع الخزعات من الضوابط غير السرطانية عبر التنظير. تم جمع البلازما في أنابيب EDTA وفقا للبروتوكولات السريرية القياسية. تم جمع حوالي 5 مل من اللعاب الكامل غير المحفز من كل شخص، ثم تم تمركزه في 2600 × جرام لمدة 15 دقيقة عند 4 درجات مئوية. للحفاظ على الحمض النووي الريبي خارج الخلية، تم إضافة مادة سوبرناز-إن المثبتة لمثبط RNase بمقدار 20 وحدة U/mL. تم الحفاظ على جميع العينات عند -80 درجة مئوية حتى المعالجة الإضافية. تم عزل العينات السريرية من الأوساط المحالفة والعينات السريرية وفقا للبروتوكولات المعتمدة21.

1. عزل وتوصيف ال sEV

  1. جهز عينات sEV
    1. قم بإذابة المادة الفائقة لزراعة الخلايا التي تم تطهيرها بالكامل في درجة حرارة الغرفة.
    2. مرر المادة الفائقة عبر فلتر حقن معقم بحجم 0.22 ميكرومتر لإزالة الحطام والملوثات الأكبر.
    3. توازن عمود الكروماتوغرافيا بحجم 35 نانومتر (SEC) مع محلول 1× PBS.
    4. قم بتطبيق 500 ميكرولتر من العينة المصفاة على العمود.
    5. قم بإخراج العينة ب 1x PBS حسب تعليمات الشركة المصنعة.
    6. اجمع الكسور المغنية بالطاقة الكهربائية وخزنها في قوارير نظيفة عند −20 درجة مئوية.
  2. تحديد تركيز الجسيمات وحجمها
    1. تخفف عينات sEVs في DPBS معقم إلى تركيز نهائي للجسيمات يبلغ 107-10 9 جسيمات/مل.
    2. باستخدام أداة تحليل تتبع الجسيمات النانوية، قم بتسجيل خمسة فيديوهات بحجم 60 ثانية لكل عينة. استخدم مستوى الكاميرا 14 وإعداد معدل تدفق ثابت 25.
    3. حلل الفيديوهات باستخدام برنامج الجهاز، وتطبيق عامل التخفيف لتحديد التركيز النهائي للجسيمات (الجسيمات/مل) والقطر المتوسط (نانومتر).
  3. توصيف تعبير التتراسبانين
    1. رقائق التتراسبانين البشرية المسبقة مسبقا (1 سم × 1 سم، مغطاة مسبقا بمضاد CD9، مضاد CD63، ومضاد CD81) لتحديد إشارة أساسية.
    2. حمل عينات مخففة من الطاقة الكهربائية الكهربائية على الشرائح في صفيحة محكمة الإغلاق تحتوي على 24 بئرا وتحتضن طوال الليل في درجة حرارة الغرفة.
    3. أضف 35 ميكرولتر من الأجسام المضادة للكشف (مضاد CD9 CF488، مضاد CD63 CF647، مضاد CD81 CF555) وحضن لمدة ساعة واحدة في درجة حرارة الغرفة.
    4. اغسل الرقائق وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة.
    5. قياس تعبير التتراسبانين الحويصلي باستخدام قارئ توصيف المؤشرات الحيوية وبرنامج المسح المرتبط به.
  4. تأكيد شكل ال sEV باستخدام TEM
    1. ثبت ~100 ميكرولتر sEVs ب ~100 ميكرولتر من 4٪ بارافورمالديهايد لمدة 30 دقيقة.
    2. قم بتحميل حوالي 100 ميكرولتر من المركبات الكهربائية الثابتة على شبكات نحاسية ب 300 شبكة واحتضن لمدة 5 دقائق.
    3. اشطف الشبكات بالماء منزوع الأيون.
    4. صبغ الشبكات بمحلول 1٪ من أسيتات اليورانيل (~20 ميكرولتر) في ماء مقطر.
    5. قم بشطف نهائي بالماء ودع الشبكات تجف تماما في الهواء.
    6. صور العينات عبر المجهر الإلكتروني الناقل (TEM) لتأكيد حجم وشكل ال sEV.

2. تصنيع ركيزة البلازمونية لنظام SERS 12,18,19

  1. إنشاء طبقة أحادية للكرة النانوية
    1. نشر كرات بوليسترين بقطر 500 نانومتر على سطح ماء داخل حوض لانغموير-بلودجيت.
    2. اضغط الكرات بلطف لتشكيل طبقة أحادية سداسية متقاربة.
    3. انقل طبقة الكرة الأحادية إلى رقاقة Si بقطر 4 إنش (مع ~50 نانومتر حراري SiO2) عن طريق غمس الويفر في الحوض وسحبه للأعلى ببطء.
  2. مصفوفة النانوسفير الحفر
    1. تقليل قطر الكرة من 500 نانومتر إلى ~250 نانومتر باستخدام نظام نقش أيوني تفاعلي مع بلازما أكسجين (تدفق غاز 2 أوكسجين عند 100 متر مكعب، 50 ثانية، قوة 200 واط). لمزيد من التفاصيل حول عملية التصنيع، يرجى الرجوع إلى منشور عملنا السابق 12,18,19.
    2. ترسيب طبقة Cr بحجم 50 نانومتر فوق مصفوفة الكرة المصغرة عبر تبخر شعاع الإلكترون عند 1.5 Å لكل ثانية.
    3. ارفع كرات البوليستيرين باستخدام الأسيتون لترك قناع Cr مثقوب على سطح SiO2 .
    4. نقش طبقة SiO2 المكشوفة في فتحات Cr باستخدام خليط من 25 متر مكعب Ar و25 SCMCHF 3، مع طاقة RIE عند 200 واط لمدة دقيقتين.
  3. صنع الأهرامات المقلوبة
    1. اغمر الرقاقة في KOH بنسبة وزن 60 على 60 درجة مئوية لمدة دقيقتين لنقش حفر هرمي مقلوب في السيليكون.
    2. أزل قناع Cr باستخدام أداة الحفر Cr لمدة 5 دقائق.
    3. أزل طبقة SiO2 بطبقة أكسيد مخزف بنسبة 6:1 حتى يتم إزالتها تماما.
    4. يودع طبقة فلومي بطول 200 نانومتر بشكل متزامن فوق الأهرامات المقلوبة باستخدام تبخر شعاع الإلكترون.
  4. الانتهاء من الركيزة البلازمونية
    1. ضع الإيبوكسي سريع التجفيف (~1 مل) على ركيزة منفصلة من SiO2/Si. اضغط الرقائق المطلية بالذهب على الإيبوكسي لتشكيل هيكل ساندويتش مع الطبقة الذهبية في الوسط.
    2. قم بتقشير الإيبوكسي بعيدا عن قالب السيليكون لتشكيل ركيزة بلازمونية أوكيليبية قائمة بذاتها بعد أن يتجف الإيبوكسي بالكامل.

3. نقل الجرافين إلى الركيزة البلازمونية

  1. تحضير فيلم الجرافين
    1. حضر محلول FeCl3 بسعة 1 متر (محلول مخزون بسعة 1 مليون من كلوريد الحديديك اللامائي تم تحضيره عن طريق إذابة 81 جرام من FeCl3 في ماء منزوع الأيونات وتخفيفه إلى حجم نهائي 500 مل) لنقش ركيزة النحاس من ورقة جرافين أحادية الطبقة مغطاة ب PMMA.
    2. ضع صفيحة النحاس المطلية بالجرافين مقلوبة على سطح محلول FeCl3 حتى يذوب النحاس بالكامل.
  2. شطف فيلم الجرافين
    1. باستخدام شريحة زجاجية نظيفة، انقل بحذر فيلم الجرافين العائم إلى حمام مائي منزوع الأيونات لإزالة بقايا النقش المتحرك.
    2. كرر هذه الخطوة ثلاث مرات.
  3. نقل الجرافين إلى الركيزة
    1. قم بتعويم الركيزة البلازمونية لنظام SERS تحت طبقة الجرافين في حمام الماء النهائي للDI.
    2. ارفع الركيزة بلطف لترسيب الجرافين بشكل متساو على سطحه.
    3. جفف الركيزة المغطاة بالجرافين بالهواء في درجة حرارة الغرفة لمدة ساعة واحدة.
    4. انقله إلى غرفة تفريغ وجففه تحت ضغط منخفض عند 180 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة.
  4. الركيزة النهائية النظيفة
    1. اغمر الركيزة المجففة في حمام أسيتون على حرارة 50 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة لإذابة PMMA.
    2. اشطف الركيزة ثلاث مرات بكحول الأيزوبروبيل.
    3. جفف الركيزة البلازمونية المنظفة المنقولة بالجرافين في مجفف قبل الاستخدام.

4. تحضير عينات SERS واكتساب الأطياف

  1. تحضير العينة على الركيزة
    1. يتم توصيل حوالي 5 ميكرولتر من عينة sEV على الركيزة البلازمونية المناسبة.
      ملاحظة: لقياس كميات ال sEVs المحملة بالأدوية، ضع الحويصلات على ركيزة الذهب-الجرافين. في جميع التجارب الأخرى، استخدم ركيزة بلازمونية ذهبية عادية.
    2. ضع الركيزة في مجفف ودع القطرة تجف تماما (~15 دقيقة).
  2. نظام رامان المعايرة
    1. انقل الركيزة إلى مجهر رامان كونفوكلي.
    2. ابدأ جمع البيانات باستخدام برنامج الجهاز (WiRE الإصدار 4.4).
    3. اضبط ليزر الإثارة على 785 نانومتر عند 5 مللي واط.
    4. قم بمعايرة النظام بمحاذاة ذروة السيليكون المرجعية إلى 520 سم-1.
  3. الحصول على الأطياف من ركيزة الذهب (التشخيص)
    1. قم بإجراء مسح استطلاعي على مساحة 300 ميكرومتر × 300 ميكرومتر لتحديد موقع الحويصلات المفردة باستخدام الوضع الثابت مع الإعدادات التالية: 50٪ طاقة، تعريض 0.1 ثانية، حجم خطوة 10 ميكرومتر.
    2. بعد تحديد مواقع المركبات الكهربائية الثابتة، أجر خرائط عالية الدقة في وضع ثابت ضمن شبكة 5 × 5 باستخدام الإعدادات التالية: حجم خطوة 1 ميكرومتر، 50٪ طاقة، 0.2 ثانية تعريض لكل نقطة.
  4. الحصول على الطيف من ركيزة الجرافين (العلاجات)
    1. قم بإجراء مسح استطلاعي على مساحة 300 ميكرومتر × 300 ميكرومتر لتحديد موقع الحويصلات الفردية باستخدام الوضع الثابت مع الإعدادات التالية: 50٪ طاقة ليزر، تعريض 0.1 ثانية، حجم خطوة 10 ميكرومتر.
    2. قم بتنفيذ رسم خرائط عالية الدقة في وضع ممتد مع شبكة 2 × 2 باستخدام الإعدادات التالية: حجم خطوة 1 ميكرومتر، 1٪ من طاقة الليزر، تعريض 10 ثوان.

5. معالجة البيانات المسبقة

  1. إجراء مراقبة الجودة الطيفية
    1. الطيف الخام الأولي للشاشة لاستبعاد الإشارات شديدة الضوضاء أو الأطياف ذات الأشكال غير الطبيعية.
    2. إزالة الأشعة الكونية المعزولة باستخدام الكشف القائم على العتبة أو ترشيح الانحراف المحلي.
  2. تصفية وتطبيع الأطياف
    1. تطبيق مرشح Savitzky-Golay على كل طيف لتقليل خلفية الفلورة وتنعيم البيانات.
    2. يتم حساب نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) لكل طيف، عادة باستخدام نسبة الذروة إلى الأساس أو طريقة الانحراف المعياري. لتوضيح أكثر، عادة ما يحسب معدل الضوضاء الضوئي لكل طيف كنسبة شدة ذروة (بعد طرح خط الأساس) عند نطاق رامان ممثل إلى الانحراف المعياري للضوضاء. تم تقدير الضوضاء من الطيف المتبقي الذي تم الحصول عليه عن طريق طرح نسخة منعمة بنظام سافيتسكي-غولاي من الطيف (حجم النافذة = 11، ترتيب كثيرات الحدود = 3) من الطيف الأصلي، وبالتالي عزل التقلبات عالية التردد. لتحديد عتبة مناسبة لنسبة SNR بشكل تجريبي، تم تصنيف جميع الأطياف بترتيب تصاعدي لنسبة SNR، وتم تقييم استمرار القمم الكيميائية الحيوية المميزة - وتحديدا نطاق الفينيل ألانين (~1002 سم-1 ، حمض أميني)، ونطاق الأميد I (~1650 سم-1 ، بروتين)، ونطاق تشوه CH2 (~1440 سم-1 ، دهون) عبر الأطياف المصنفة. تم تحديد العتبة عند النقطة التي تختفي فيها أي من هذه القمم التشخيصية باستمرار في الضوضاء الأساسية. بالنسبة لركيزة SERS الذهبية-النانوية الهرمية ومعلمات الاستحواذ (تحفيز 785 نانومتر، قوة ليزر 5 ميغاواط، تكامل 0.2 ثانية)، كان هذا يتوافق تجريبيا مع عتبة SNR تبلغ 28.
    3. استبعد أي طيف ينخفض تحت عتبة نسبة الضوضاء (SNR) كما هو محدد وفقا للنموذج 5.2.2 أعلاه. في سير عملنا، تم استبعاد الأطياف التي تقل نسبة الضوضاء إلى الضوضاء (SNR) أقل من 28 من مجموعة بيانات التدريب، حيث أن تحديد العتبة عند هذا المستوى يضمن الاحتفاظ فقط بالأطياف عالية الجودة للتحليل اللاحق وتحسين متانة النموذج.
    4. قم بتطبيع كل طيف إما إلى أقصى شدة أو المساحة الكلية تحت المنحنى.

6. التحليل الطيفي مع التعلم الآلي

  1. تدريب النموذج
    1. تعيين تسمية لكل قياس طيفي يتوافق مع مصدره (مثلا، مريض سرطان المعدة مقابل ضابط سليم).
    2. إدخال البيانات الطيفية في مصنف متجه الدعم (SVC) مع نواة خطية.
    3. استخدم تقسيم خلط طبقي للتحقق المتقاطع من 5 أضعاف.
    4. قم بمتوسط مقاييس الدقة من كل طي لتقييم أداء النموذج.
  2. تقليل الأبعاد وتصنيف
    1. استخدم التحليل الخطي المميز (LDA) لعرض بيانات SERS عالية الأبعاد بأبعاد مخفضة.
    2. استخدم نموذج LDA للتصنيف المباشر بين مجموعات العينة.
  3. تقييم النموذج
    1. تقييم النماذج المدربة على مجموعة من عينات المرضى العمياء لمحاكاة سيناريو تشخيصي واقعي. لمزيد من المعلومات، يرجى الرجوع إلى هذه المنشورات من مجموعتنا13، 15، 22.
      ملاحظة: قم بجميع الخطوات باستخدام أدوات نظيفة في بيئة خالية من الغبار. كان الجرافين أحادي الطبقة يزرع أو يحصل عليه على ركيزة نحاسية ويغطى بطبقة PMMA لحمايته أثناء النقل.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

ينتج التطبيق الناجح لبروتوكول SERS أحادي الحويصلة طيفا مميزة لرامان عن ال sEVs الفردية، مما يسمح بتصنيف التشخيص لاحقا ومراقبة تحميل الأدوية العلاجية. يوضح الشكل 1 سير عمل الدراسة التشخيصية لسرطان المعدة وتطبيق مراقبة المركبات الكهربائية المحملة بالأدوية باستخدام بروتوكولنا المبلغ عنه هنا، على التوالي.

figure-results-1

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

جانب محوري في هذا البروتوكول هو تحضير الركيزة وتنقية ال sEV. يعتمد أداء SERS الخالية من العلامات بشكل كبير على إنتاج ركائز بلازمية موحدة وعالية التناسق مع "نقطة ساخنة" قوية لتعزيز الجسم. وبالمثل، فإن عزل sEV عالي النقاء عبر كروماتوغرافيا استبعاد الحجم ضروري لإنتاج أطياف SERS موثوقة وقابلة للتكرار. الشوائب مثل تجمعات البروتينات أو البروتينات الدهنية لا تضعف فقط إشارة الحويصلات، بل يمكن أن تعيق تصنيف التعلم الآلي لاحقا من خلال إدخال ضوضاء طيفية.

ميزة كب...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

يعلن المؤلفون أنه لا توجد لديهم تضارب مصالح مرتبط بهذا العمل.

شكر وتقدير

وقد دعم هذا العمل المركز الوطني لتقدم العلوم الترجمية التابع للمعاهد الوطنية للصحة تحت أرقام الجوائز 4UH3TR002978-03 و1U18TR003778-01، وبمنحة من معهد كاليفورنيا للطب التجديدي (CIRM) (رقم المنحة TRAN1-14649).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
1x PBSثيرمو فيشر العلميJ61196. أسوشيتد برس
شبكة نحاسية ب 300 شبكةعلوم المجهر الإلكترونيEMS200-Cu
محلول بارافورمالديهيد 4٪سيغما ألدريتش1004960700
4″ Si wafers إم إس إي بليزات<قوي>WA0810(100) موجه 
خط الخلايا A549ATCCCCL-185 
خط خلايا AGSATCCCRL-1739
دوار الطرد المركزي F-35-6-30، 5430إبندورف<قوي>22654306
مارك 40 من CHAمارك 40 من CHAhttps://chaindustries.com/mark-40-system/تبخر الشعاع الإلكتروني
محلول الحفر الكرمونيسيغما ألدريتش651826-500ML
دوكسوروبيكسين  D-4000مختبرات LCD-4000_3g
نظام ExoView R100 ومجموعة إكسو فيو للبشري من رباعي السبانيننانوفيو بيوساينسزhttps://www.nowmedicalstudios.
com/portfolio/nanoview-
Biosciences-3D-product-illustrations
حل FeCl3سيغما ألدريتش451649
حل HFسيغما ألدريتش695068-500ML
Hs 738.St/Int خط الخلاياATCCCRL-7869
عبر مجهر رامان الكونفوكليرينيشوhttps://www.renishaw.com/en/
invia-confocal-raman-microscope
--6260?srsltid=AfmBOoqbZlyW
qv2KDdcXV0UZnp8tdLNgYZ0
GbZvGOWI6z1OKi48rg5-b
حل KOHسيغما ألدريتش417661
أجهزة MaxQ 4000 ذات سطح الطاولة التي تدعم الحضانة/التبريدثيرمو ساينتفيكSHKA4000 (4320)
حاضنة MCO-19AICسانيو8380-30-0035
فلتر ميلكس-جي بيميليبورسيغماSLGPM33RS  0.22 & m
مجهر نانوسيم 230FEISEM-FEI-014 
نانوسايت NS300مالفرن بلانالياليكالhttps://www.malvernpanalytical
.com/en/support/product-support
/nanosight-range/nanosight-ns300
خط خلية NCI-N87ATCCCRL-5822
أوبتيما TLX ألترا نتريفوجبيكمان كولتر8043-30-1197
أكسفورد بلازمالاب 80 بلسأكسفورد بلازمالابhttps://plasma.oxinst.com/
المنتجات/RIE/PlasmaPro-800-RIE
كرات البوليسترينألفا إيسار<قوي>AA42711AB500 نانومتر
qEVoriginal/35 نانومترإيزونICO-35
الجرافين أحادي الطبقةإم إس إي بليزات<قوي>ME0408
قارورة T-75VWR156800
TF20 EM عالي الدقةFEIhttps://eicn.cnsi.ucla.edu/project/fei-tf20-tem/
محلول أسيتات اليورانيلعلوم المجهر الإلكتروني22400-1

المراجع

  1. Van Niel, G., et al. Challenges and directions in studying cell-cell communication by extracellular vesicles. Nat Rev Mol Cell Biol. 23 (5), 369-382 (2022).
  2. Herrmann, I. K., Wood, M. J. A., Fuhrmann, G. Extracellular vesicles as a next-generation drug delivery platform. Nat Nanotechnol. 16 (7), 748-759 (2021).
  3. Raposo, G., Stoorvogel, W. Extracellular vesicles: Exosomes, microvesicles, and friends. J Cell Biol. 200 (4), 373-383 (2013).
  4. Möller, A., Lobb, R. J. The evolving translational potential of small extracellular vesicles in cancer. Nat Rev Cancer. 20 (12), 697-709 (2020).
  5. Mathieu, M., Martin-Jaular, L., Lavieu, G., Thery, C. Specificities of secretion and uptake of exosomes and other extracellular vesicles for cell-to-cell communication. Nat Cell Biol. 21 (1), 9-17 (2019).
  6. Alvarez-Erviti, L., et al. Delivery of siRNA to the mouse brain by systemic injection of targeted exosomes. Nat Biotechnol. 29 (4), 341-347 (2011).
  7. Kahroba, H., Hejazi, M. S., Samadi, N. Exosomes: From carcinogenesis and metastasis to diagnosis and treatment of gastric cancer. Cell Mol Life Sci. 76 (9), 1747-1758 (2019).
  8. Ferguson, S. W., Nguyen, J. Exosomes as therapeutics: The implications of molecular composition and exosomal heterogeneity. J Control Release. 228, 179-190 (2016).
  9. Stiles, P. L., Dieringer, J. A., Shah, N. C., Van Duyne, R. R. Surface-enhanced Raman spectroscopy. Annu Rev Anal Chem. 1, 601-626 (2008).
  10. Jeon, T. Y., Kim, D. J., Park, S. G., Kim, S. H., Kim, D. H. Nanostructured plasmonic substrates for use as SERS sensors. Nano Converg. 3, 1-10 (2016).
  11. Nie, S., Emery, S. R. Probing single molecules and single nanoparticles by surface-enhanced Raman scattering. Science. 275 (5303), 1102-1106 (1997).
  12. Wang, P., et al. Ultra-sensitive graphene-plasmonic hybrid platform for label-free detection. Adv Mater. 25 (35), 4918-4924 (2013).
  13. Liu, Z. R., et al. Gold nanopyramid arrays for non-invasive surface-enhanced Raman spectroscopy-based gastric cancer detection via sEVs. ACS Appl Nano Mater. 5 (9), 12506-12517 (2022).
  14. Jonak, S. T., et al. Analyzing bronchoalveolar fluid derived small extracellular vesicles using single-vesicle SERS for non-small cell lung cancer detection. Sens Diagn. 2 (1), 90-99 (2023).
  15. Liu, Z. R., et al. Label-free single-vesicle based surface enhanced Raman spectroscopy: A robust approach for investigating the biomolecular composition of small extracellular vesicles. PLoS One. 19 (6), e0304287(2024).
  16. Liu, J., et al. On the feasibility of SERS-based monitoring of drug loading efficiency in exosomes for targeted delivery. Biosensors (Basel). 15 (3), 198(2025).
  17. Ling, X., et al. Can graphene be used as a substrate for Raman enhancement. Nano Lett. 10 (2), 553-561 (2010).
  18. Wang, P., et al. Giant optical response from graphene-plasmonic system. ACS Nano. 6 (7), 6244-6249 (2012).
  19. Wang, P., et al. Label-free SERS selective detection of dopamine and serotonin using graphene-Au nanopyramid heterostructure. Anal Chem. 87 (20), 10255-10261 (2015).
  20. Qiu, L., et al. Current advances in technologies for single extracellular vesicle analysis and its clinical applications in cancer diagnosis. Biosensors (Basel). 13 (1), 60(2023).
  21. Akbar, N., Pinnick, K. E., Paget, D., Choudhury, R. P. Isolation and characterization of human adipocyte-derived extracellular vesicles using filtration and ultracentrifugation. J Vis Exp. (170), e64102(2021).
  22. Li, T., et al. Label-free SARS-CoV-2 detection platform based on surface-enhanced Raman spectroscopy with support vector machine spectral pattern recognition. Eng Sci. 23, 862-870 (2023).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

مطيافية رامانالحويصلات خارج الخلوية الصغيرةعزل الحويصلات خارج الخلوية الصغيرةالتصنيف باستخدام تعلم الآلةركيزة بلازمونيةمصفوفة أهرامات ذهبية نانويةركيزة جرافينتحميل الدوكسوروبيسين
استكشاف تطبيق الاستشعار الحيوي القائم على تشتت رامان المعزز على السطح لوحدات الطيران الفردية في تشخيص الأمراض والعلاجات
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.