一图读懂综述：微流控纳米颗粒分离在精准医疗中的应用-北京永康乐业科技发展有限公司

微流控技术以其高可调性、多样化材料选择、低成本、高处理效率和低样本需求等优势，成为精准医疗的重要平台。随着生物源和治疗用纳米颗粒在精准医疗中的作用日益突出，微流控纳米颗粒分离技术在个性化医疗中展现出独特优势，可提高检测、诊断、监测和治疗的准确性，同时减少医疗操作的侵入性。

近期，澳大利亚阿德莱德大学化学工程学院赵春霞教授发表综述，主要介绍了微流控纳米颗粒分离技术的基本原理及其在精准医学中的应用，以及该领域面临的挑战和未来发展方向。相关研究内容以“Microfluidic Nanoparticle Separation for Precision Medicine”为题目发表于期刊《Advanced Science》。

本文要点：

1、本文综述了微流控纳米颗粒分离技术的基本原理，探讨了被动、主动和混合分离方法的机制、结构及其在液体活检和纳米医学中的应用。

2、液体活检通过分离外泌体等生物活性纳米颗粒提高疾病诊断的准确性，而纳米医学则利用纳米颗粒优化药物递送和治疗效果。

3、分析了当前技术面临的挑战，如制造工艺复杂、设备要求高等，并展望了未来在先进材料科学、3D打印和人工智能等新兴技术推动下的发展方向。

一张图读懂全文：

微流控纳米颗粒分离技术在精准医疗中具有以下优势：

1、提高检测和诊断的准确性：微流控技术可以高效分离和富集来自患者体液中的关键生物标志物，如蛋白质、肽段、外泌体等，从而提高检测的灵敏度和特异性。

2、促进个性化治疗：微流控技术可用于纳米药物的合成和纯化，精确控制其性能，如粒径、表面性质等，从而优化药物的体内动力学和靶向性，实现个性化治疗。

3、支持液体活检：微流控分离技术可以从复杂的生物液体中分离出各种生物标志物，为液体活检提供高效、高灵敏度的样本前处理，有助于早期诊断和疾病监测。

4、提高制造效率和重复性：微流控技术可实现连续生产和并行处理，大幅提高纳米制剂的生产效率和质量一致性，满足个体化精准医疗的需求。

5、降低创伤性：微流控分离技术只需要很小的样本量，减少了对患者的创伤，为精准医疗提供了更加友好的检测手段。

总之，微流控纳米颗粒分离技术在提高诊断准确性、促进个性化治疗、支持液体活检以及提高制造效率等方面为精准医疗带来了显著优势，是推动精准医疗发展的关键技术之一。

在纳米颗粒分离过程中，颗粒的特性如尺寸、形状和电荷对分离效果有显著影响，具体如下：

1、尺寸：

尺寸是影响颗粒分离的关键特性之一。不同大小的颗粒在流体中的行为不同，较大的颗粒通常会在流体中集中在中心位置，而较小的颗粒则更倾向于靠近通道壁。这种尺寸相关的定位形成了分离的基础。
例如，直径小于10纳米的颗粒通常会被肾脏快速清除，而直径大于200纳米的颗粒可能会激活补体系统，导致不可预测的结果。

2、形状：

颗粒的形状也对其行为产生重要影响。尽管小颗粒常被简化为球形进行分析，但实际上它们可能具有多种几何形状。相同成分和相似大小但形状不同的颗粒在表面结合能力、细胞摄取和释放等方面表现出显著差异。
例如，杆状颗粒在某些细胞中的摄取率可能高于球形颗粒，这使得形状在靶向药物递送和生物成像等应用中变得尤为重要。

3、电荷：

颗粒的表面电荷影响其在液体中的行为，尤其是其聚集倾向。电荷的存在会导致颗粒之间的静电排斥，从而确保胶体的稳定性。
电荷还会影响颗粒在体内的生物分布。例如，通过调整脂质纳米颗粒的表面电荷，可以实现选择性器官靶向，从而提高靶向治疗的效果。

综上所述，颗粒的尺寸、形状和电荷特性在纳米颗粒的分离过程中起着关键作用，影响着分离效率和准确性。

图1.微流控纳米粒子分离在精准医学中的作用。微流体技术，包括主动、被动和混合技术，能够有效地从患者来源的生物液体中分离出关键的生物标志物。与此同时，即时检测（POCT）支持快速检测和诊断，指导量身定制的治疗策略的设计。在进行个性化治疗中，微流体技术对于控制纳米粒子的合成和纯化至关重要，从而调节其纯度、粒径和药物负载等特性。

图2.纳米颗粒的微流体分离技术。被动技术包括粘弹性微流体、捏流分馏（PFF）、微流体过滤（MF）、惯性微流体和确定性横向位移（DLD）。主动技术包括声流体、微流控芯片电泳（MCE）、场流分离（FFF）、磁电泳和光流体。混合技术主要包括惯性微流体和粘弹性微流体的结合（惯性-粘弹性微流控）、介电泳和声流体（DEP-声流体）、DEP和电热流体（DEP-ETF）、DEP和DLD（DEP-DLD）以及DLD和电场（DLD-电场）的结合。外环中的颜色标签表示这些微流体分离技术通常利用的相应颗粒特性。