外囊泡研究已成為生物醫學領域備受關注的前沿熱點，科學家們正不斷探索著這些微小“信使"的奧秘，試圖揭開它們在疾病發生發展中的作用，并開發基于細胞外囊泡的新型診斷和治療策略。要深入研究細胞外囊泡，首先要了解它們的“身份特征"——大小，電位和數量。在這方面，瑞芯智造NanoCoulter單顆粒分析儀便發揮了至關重要的作用。 它就像一臺精密的“納米顯微鏡"，能夠精準表征細胞外囊泡的尺寸，濃度，粒徑分布以及Zeta電位，為科學家們提供可靠的數據基礎，幫助他們更深入地理解這些微小“信使"的奧秘。接下來，我們將展示近期在細胞外囊泡領域客戶發表的前沿成果，希望為廣大科研工作者提供更多創新研究的有力支持。
Marijuana二酚 (CBD) 是一種天然的非精神活性Marijuana素，廣泛應用于醫藥行業，其在治療慢性疼痛、成癮和焦慮癥等多種疾病方面展現出巨大的潛力。然而，CBD生物利用度低，無法有效地富集在大腦中，限制了其在治療神經疾病方面的應用。科研人員利用工程化的細胞外囊泡負載CBD，成功研發出一種腦靶向的藥物遞送系統 (RVG-Exo/CBD)。該系統不僅能夠將CBD有效地輸送到大腦，還能顯著提高CBD的生物利用度，使其治療效果比傳統方法更顯著[1]。在該項目中，研究人員使用NanoCoulter對RVG-Exo/CBD的粒徑和電位進行了單顆粒層面的表征。作為一種基于電阻脈沖感應（RPS）原理的單顆粒檢測設備，NanoCoulter可以在一次檢測中精確的得到每一個顆粒的粒徑和電位數據以及二者的相互關系，因此僅通過一次檢測，研究人員不僅得到了RVG-Exo/CBD的粒徑分布，還得到了粒徑-電位的二維分布圖。通過該圖可以清晰的看到顆粒粒徑與電位的關系。
圖1. RVG-Exo/CBD的粒徑分布圖和電位-粒徑分布
NanoCoulter性能亮點：
研究者利用NanoCoulter對細胞外囊泡進行精確的zeta電位及粒度分析，為開發新型腦靶向藥物遞送系統提供了可靠的數據支持。該研究利用改造后的EVs包裹CBD藥物，并通過NanoCoulter的精準測量，證實了高效的藥物封裝率，進一步驗證了NanoCoulter在納米尺度藥物遞送方面的應用價值。
細胞外囊泡根據其來源的不同，其在人體內不僅有正面作用，也可能產生負面作用，腫瘤細胞在增殖的過程中也會釋放細胞外囊泡，這些囊泡像是微小的“間諜"，它們能夠潛入機體，操控免疫系統，甚至為腫瘤轉移“鋪路"。在這項研究中，研究人員發現腫瘤來源的細胞外囊泡能夠激活肺纖維細胞中的S100A10分子，這種分子可以招募髓系抑制細胞 (MDSCs) 至肺部，而MDSCs可以削弱機體對腫瘤的抵抗能力，加速腫瘤的轉移[2]。
在該項研究中，研究人員利用NanoCoulter對癌細胞系B16/F10 和 E0771來源的外泌體進行粒度表征。在下圖中，NanoCoulter清晰的表征了兩種不同來源細胞外囊泡的粒徑分布及濃度分布情況。圖 2 兩種細胞系提取的細胞外囊泡粒徑與濃度分布
NanoCoulter性能亮點：
該研究利用NanoCoulter分析腫瘤來源的細胞外囊泡的粒徑分布，并結合其他技術，揭示了腫瘤來源的EVs在激活S100A10分子，以及干涉肺部免疫微環境方面的重要作用。該研究再次證明了NanoCoulter在評估EVs的生物學功能方面的強大能力。
慢性偏頭痛困擾著許多人，尋找有效的診斷方法一直是醫學界的研究重點。在最近的一項研究中發現，從慢性偏頭痛患者血漿中提取的細胞外囊泡含有6種特異性蛋白質標志物，這些標志物能夠準確地區分慢性偏頭痛患者與其他類型的頭痛患者，甚至與健康人區分開來。這項研究為慢性偏頭痛的早期診斷提供了新的思路，同時也為深入理解慢性偏頭痛的發病機制，開發更有效的治療方法奠定了基礎[3]。在該項研究中，研究人員使用NanoCoulter對患者血漿提取產物進行表征，驗證其為細胞外囊泡，并確定其粒徑及濃度。可以看出三個血漿提取樣本的粒徑都在70-90 nm左右，與常見細胞外囊泡粒徑范圍相符合。同時下游的生物學實驗也驗證了這些樣本含有特征標志物，證明了所提取到的產物確實為細胞外泌體。這為后續探究致病機制的實驗開展，提供了堅實的基礎。
圖 3 NanoCoulter對三個患者的血漿提取樣本的表征
NanoCoulter性能亮點：
研究者使用NanoCoulter精確檢測并相互比較了不同供體來源的血漿外泌體的粒徑及粒徑分布。利用NanoCoulter的RPS檢測技術與TEM和Western blot等方法形成正交互補驗證。也為未來的外泌體精確表征展示了一套最小化的范式。
葛根，一種常見的藥食兩用植物，其根部富含多種活性成分，具有解酒護肝的功效。然而，以往的研究主要集中在葛根中的一種主要成分——葛根素上。研究人員們對葛根鮮根中提取的類外泌體納米囊泡 (P-ELNs) 展開了深入研究，發現P-ELNs具有典型的植物外泌體特征，富含豐富的生物活性物質，展現出更好的生物相容性和利用度。研究表明，P-ELNs能夠顯著提高機體對酒精的耐受性和酒精代謝能力，其效果優于葛根素，這表明P-ELNs中可能存在著其他活性成分發揮作用。此外，研究還發現，P-ELNs不僅能促進酒精代謝，還能抑制鐵死亡的發生，減輕酒精引起的急性肝損傷。該研究為開發新型解酒護肝的健康產品提供了理論基礎，未來將繼續深入研究P-ELNs的活性成分及其作用機制，探索其在治療慢性肝損傷方面的應用潛力[4]。在這項研究中，研究人員利用NanoCoulter對P-ELNs的Zeta電位進行了表征。
圖 4 三個P-ELNs樣本的單顆粒zeta電位分布
NanoCoulter性能亮點：
文中NanoCoulter助力研究者快速分析不同批次植物類外泌體樣本的單顆粒粒徑與單顆粒zeta電位，同時直觀的二維散點圖給出了每個樣本中每個顆粒的大小和電位之間的相互關系，及其潛在的群體變化。
細胞外囊泡，這顆生物醫學領域的“明日之星"，正不斷釋放著它無限的潛力。從精準藥物遞送，到揭示腫瘤轉移的秘密，再到幫助診斷慢性疾病，這些微小的“信使"正在為人類健康帶來革命性的改變。
而在這場探索之旅中，NanoCoulter 單顆粒納米粒度儀，憑借其高靈敏度、高精準度和高分辨率，成為科學家們研究“利器"。它能夠精確表征細胞外囊泡的濃度，電位，粒徑分布，為研究者們提供可靠的數據支撐，幫助人們更深入地理解這些微小“信使"的奧秘，進而推動細胞外囊泡研究的快速發展。
高靈敏度：
可以準確測量單個細胞外囊泡的粒徑，即使是直徑小于100納米的囊泡也能被準確檢測到，數據與TEM結果保持高度一致。
高精準度：
能夠提供精確的細胞外囊泡粒徑分布和顆粒數量信息，測量精度高，線性區間寬（R2> 0.999）為研究人員提供可靠的數據基礎。
高分辨率：
能夠區分不同大小不同電位的細胞外囊泡，且粒徑與zeta電位同時分析，為研究人員提供更豐富的信息。
未來，隨著研究的不斷深入，細胞外囊泡將在疾病診斷、治療和預防領域發揮越來越重要的作用。而NanoCoulter等先進儀器設備將繼續為科學家們提供強有力的技術賦能，幫助人們揭開細胞外囊泡的神秘面紗，為解開人類健康的“泌"碼，開創更加美好的未來！
參考文獻
[1] Li Y, Chen Z, Guo J, et al. Enhanced brain-targeting and efficacy of cannabidiol via RVG-Exo/CBD nanodelivery system. Biochem Biophys Res Commun. 725 (2024) 150260. doi.org/10.1016/j.bbrc.2024.150260[2] Li J, Zhou C, Gao X, et al. S100A10 promotes cancer metastasis via recruitment of MDSCs within the lungs. OncoImmunology. (2024) 13(1). doi.org/10.1080/2162402X.2024.2381803[3] Zhang W, Wan F, Duan L, et al. The Proteomic Analysis of Chronic Migraine Exosomes Reveals Disease Patterns and Potential Biomarkers. Mol Neurobiol. Published online July 27, 2024. doi:10.1007/s12035-024-04389-w[4] Zhang W, Song Q, Bi X, et al. Preparation of Pueraria lobata Root-Derived Exosome-Like Nanovesicles and Evaluation of Their Effects on Mitigating Alcoholic Intoxication and Promoting Alcohol Metabolism in Mice. Int. J. Nanomedicine. 2024:19 4907–4921. doi:10.2147/IJN.S462602
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