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文献解析|微流控芯片上的外泌体miRNA快

速检测与分析系统

外泌体MicroRNA作为细胞间通讯的关键信使，不仅调控靶基因表达，还展现出作为疾病诊断生物标志物的巨大潜力。本文介绍了

一种创新的芯片平台，集成了外泌体MicroRNA的扩增与检测功能，实现了快速分析。该平台由双流动池构成，分别专注于外泌体处理

和MicroRNA检测，采用芯片上指数扩增反应（EXPAR）技术，实现了MicroRNA的精准定量。我们开发了便携式检测装置，结合低

成本微流控技术，简化了EXPAR分析流程，并实现了荧光图像采集与扩增曲线分析。此外，我们还深入探索了不同表型巨噬细胞外泌体

中的miRNA谱，为液体活检的床旁检测提供了有力支持。

发表在《BiosensorsandBioelectronics》的文献，文章题目为“Aportablesystemforisothermalamplificationanddetection

ofexosomalmicroRNAs”

创新点：

1、技术融合创新：将微流控芯片与等温扩增技术巧妙结合，构建了高效的外泌体miRNA分析平台，能够精准区分源自相似细胞的

外泌体miRNA特征。

2、检测优势显著：该系统实现了外泌体miRNA的快速、多路检测，具有成本低廉、一次性使用、检测时间短及无需复杂RNA提

取等优点，为临床检测带来了革命性变化。

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研究结果：

1、芯片设计与制造：成功设计出集成EV提取、裂解与miRNA检测的微流控芯片，并通过实验验证了其高效性。芯片结构紧凑，

操作简便，为miRNA分析提供了强有力的工具。

芯片上外泌体miRNA分析测定示意图。(a)-(c)分别为EV提取和裂解芯片、miRNA检测芯片和EXPAR扩增曲线示意图。(d）

抗CD63抗体包被磁珠通过EV表面CD63抗原与EV连接。(e)在95℃下裂解EV以释放外泌体miRNA。(f)使用特定寡核苷

酸模板扩增和检测miRNA的等温EXPAR分析。

用于分析外泌体miRNA的流式细胞。(a)装配好的外泌体裂解芯片和miRNA检测芯片的照片。流道和反应室的深度分别为0.5

毫米和1.5毫米。(b)磁珠上捕获的外泌体的扫描电子显微镜（SEM）图像。外泌体用黄色标出。

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基于loT的EXPAR仪器。(a)POTmiRNA分析系统的设计，尺寸为54毫米×54毫米×54毫米。(b)带有温度控制组件的

miRNA传感器芯片示意图。(c)安装有ESP32微控制器、光学器件和电子元件的系统照片,3D打印外壳中的系统照片。

2、EXPAR试验设计：构建了基于特定模板的EXPAR扩增体系，实现了目标miRNA的高效扩增与定量检测。通过优化实验条件，

确保了检测结果的准确性与可靠性。

(a)EXPAR试验示意图，该试验利用特定模板、链置换聚合酶和裂解酶扩增目标miRNA。EXPAR产物的数量可使用dsDNA结合

染料（如SYBR-green）进行量化。(b)四种目标miRNA序列和相应的扩增模板。这些模板的3′端以磷酸基团（-Phos）终止。

3、芯片上miRNA定量分析：利用EXPAR技术，实现了miRNA的实时定量检测。通过测量荧光强度达到阈值的时间（Tt），成

功建立了miRNA浓度与Tt值之间的线性关系，为miRNA的精准定量提供了科学依据。

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