Effective enrichment of trace exosomes for the label-free SERS detection via low-cost thermophoretic profiling

外体 检出限 微泡 生物传感器 表面增强拉曼光谱 化学 纳米技术 拉曼光谱 原位 色谱法 材料科学 拉曼散射 小RNA 物理 生物化学 光学 基因 有机化学
作者
Yu Guo,Ruiyuan Zhang,Hongjun You,Jixiang Fang
出处
期刊:Biosensors and Bioelectronics [Elsevier BV]
卷期号:253: 116164-116164 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.bios.2024.116164
摘要

Exosome-based liquid biopsies possess great potential in monitoring cancer development However, current exosome detection biosensors require large exosome volumes, showing the weak detection sensitivity. Besides, these methods pay little attention to in situ analysis of exosomes, hence limiting the provision of more accurate clinically-relevant information. Herein, we develop an innovative label-free biosensor combining the low-cost thermophoretic enrichment method with the surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) detection. Based on the thermophoretic enrichment strategy, exosomes and gold nanoparticles can be enriched together into a small area with a scale of 500 μm within 10 min. The Raman signals of various exosomes derived from normal, cancerous cell lines and human serum are dynamically monitored in situ, with the limit of detection of 102–103 particles per microliter, presenting higher sensitivity compared with the similar label-free SERS detection. The spectral data set of different exosomes is applied to train for multivariate classification of cell types and to estimate how the normal exosome data resemble cancer cell exosome. The reliable classification and identification of different exosomes can be realized. The current biosensor is convenient, low-cost and requires small exosome volumes (∼3 μL), and if validated in larger cohorts may contribute to the tumor prediction and diagnosis.
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