Thermoresponsive polymer integrated metasurface sensor for capture and release of extracellular vesicles in real-time

Hücre dışı veziküller (EV), protein, lipit ve nükleik asit benzeri biyomolekülleri taşıyarak, salgılandıkları kaynak hücrelerinin fizyolojik durumunu yansıtan ve hücreler arası iletişimde kritik roller üstlenen yapılardır. Hücresel süreçlerin ve hastalık ilerleyişinin anlaşılması için, EV'lerin proteince zengin matrislerden saf bir şekilde izole edilebilmesi büyük önem taşımaktadır. EV izolasyonu için altın standart yöntem ultrasantrifüj olmakla birlikte; pahalı ekipman gerektirmesi, safsızlıklar içerebilmesi ve EV yüzeyinde olası zararlar oluşturabilmesi gibi kısıtlamalara da sahiptir. Bu dezavantajlar, EV'lerin moleküler düzeyde analizlerini, izolasyonunu ve tespitini zorlaştırmaktadır. Bu çalışmada, akıllı bir ısıya duyarlı polimer (PNIPAM) ve anti-CD63 antikorları ile fonksiyonelleştirilmiştir metayüzey plazmonik bir sensör kullanılarak, model sistem olarak belirlenen MCF-7 meme kanseri hücrelerinden türetilen EV'leri yakalamak amaçlanmıştır. Daha sonra, plazmonik metayüzey sensörün bölgesel sıcaklığı, polimerin alt kritik çözünürlük sıcaklığının (LCST) üzerine çıkarılarak EV'lerin izole edilmesi (salınması) sağlanmıştır. Isıya duyarlı polimer, LCST'nin altında hidrofilik özellik gösterirken, sıcaklık LCST'nin üzerine çıkarıldığında hidrofobik hale gelmektedir. Optik plazmonik sensör, nano-periyodik bir yapıya sahip olup, yüzeye belirli bir açıda gelen ışık ile uyarıldığında yüzey plazmonlarını ortaya çıkarmaktadır. Bu nedenle, metamateryal sensör, EV bağlanma ve salınım olaylarının gerçek zamanlı ve floresan işaretleme gerektirmeyen bir şekilde tespit edilmesini sağlamaktadır. Böylece, EV'lerin kantitatif analizi mümkün hale gelmektedir. Özetle bu çalışmada, polimerin ısıya duyarlı özelliklerinden yararlanarak, antikor etkileşimleri aracılığıyla EV'lerin seçici olarak yakalanmasını ve ardından sıcaklığın artırılması yoluyla salınmasını sağlayan yenilikçi bir metodoloji sunulmuştur. Bu süreç, EV'lerin özgün olmayan moleküler kontaminantlardan arındırılarak, yüksek saflıkta izolasyonunu sağlamaktadır. Önerilen bu yenilikçi yaklaşım, geleneksel ayrıştırma tekniklerinin sınırlamalarından bağımsız olarak EV'lerin ve yüzey belirteçlerinin detaylı incelenmesine yeni bir perspektif kazandırmakta ve karmaşık hücresel süreçlerin yanı sıra hastalıkların incelikli gelişiminin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunmaktadır.