2020年2月7日，bet356在线官方网站柴人傑教授及生物科學與醫學工程學院趙遠錦教授和陶緯國教授共同通訊在國際著名期刊Biosensors and Bioelectronics(IF:9.518)發表了題為“Isolation and analysis of extracellular vesicles in a Morpho butterfly wing-integrated microvortex biochip”的研究論文，實現了對EVs的高通量富集，分離效率達到70%以上。此外，還證明了基于基于蝴蝶翅膀的納米探針系統能夠實現EVs中核酸和蛋白質的下遊生物分析。
細胞外囊泡（EVs）是磷脂的雙層結構，來源于幾乎所有類型的細胞，它能将蛋白質、microRNA等多種生物活性分子直接轉移到受體細胞，參與細胞通訊、細胞遷移，免疫應答和腫瘤細胞生長。鑒于這些前提，EVs的分離和分析在生物标記物的發現和疾病診斷方面具有巨大的潛力。近年來，人們設計了多種方法來實現EVs的分離，如超離心法、超濾法、免疫磁珠法、試劑盒法等，但這些方法仍存在耗時長、成本高、膜完整性差、效率低、純度低等缺點。微流控芯片以其高通量、低材料消耗、低污染、分析所需樣品少等優點受到了廣泛的關注，這些特性使其适合于生物醫學研究。然而，傳統的微流控器件僅以層流和單軸流的形式出現，導緻了微流控器件在流道中的分子擴散受到限制。這種不充分的混合導緻了與通道腔體表面的相互作用較低和EVs分離效率低問題，這就限制了它們在EVs分離中的實際應用。因此，迫切需要一種新的微流控方法來産生充分的微渦流并提高分離效率。
大藍閃蝶翅膀源于自然，具有由一系列相交點連接的自然三維（3D）微槽結構。這些微槽在翅膀表面平行排列，脊線之間的距離在0.5～5μm之間，這種微通道結構首次被用于EVs的分離。此外，作為一種天然的光子晶體，蝴蝶翅膀可以增強熒光強度，在生物檢測方面具有明顯的優勢。由于EVs膜具有脂質雙層結構，我們用脂質納米探針對蝴蝶翅膀進行了修飾，使其能夠更有效地被插入到EVs中。實驗數據顯示，此生物芯片可以實現對EVs的高通量富集，分離效率可達70%左右。通過提取RNA、基于CD9生物标志物的western blotting等多種檢測方法證實了這一結果。
該研究成果實現了EVs的高通量富集，而且捕獲的EVs易于釋放，後續可通過提取RNA等相關生物分子進行一些生物學分析。故蝴蝶翅膀集成的微渦流生物芯片不僅在EVs上具有很高的分離力，而且在生物醫學研究和癌症診斷方面具有潛在的應用價值。
bet356在线官方网站柴人傑教授、趙遠錦教授和陶緯國教授為該論文的共同通訊作者。該課題得到了中國科學院戰略重點研究計劃、國家重點研究開發計劃、中國國家安全基金會、江蘇省自然科學基金會，中國國家自然科學基金；勃林格-英格翰制藥有限公司；王國慶教育基金會；bet356在线官方网站科研基金會；bet356在线官方网站研究生院科研基金會的支持。
