Die frühzeitige präzise Diagnose von Bauchspeicheldrüsenkrebs ist ein zentraler Durchbruch zur Erhöhung der Überlebensrate von Patienten. Die auf Exosomen basierende Flüssigbiopsie zeigt zwar ein enormes Potenzial und große Aufmerksamkeit, doch stehen bestehende Methoden zur Isolierung von Exosomen des Bauchspeicheldrüsenkrebses aus Blut vor zwei großen Herausforderungen: geringe Reaktionseffizienz in laminaren Mikrofluidik-Chips und Mangel an hochspezifischen Tumor-Exosom-Proteinmarkern, was die Spezifität und Effizienz der Isolierung erheblich einschränkt. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen entwickelte diese Studie einen dreidimensionalen boronsäurefunktionalisierten nano-Fischgräten-Mikrofluidik-Chip, der die kovalente Bindung zwischen abnormal hoch exprimierten glycosylierten cis-Diol-Strukturen auf der Tumor-Exosom-Oberfläche und Boronsäure zur breit gefächerten, hochaffinen Erkennung von Tumor-Exosomen nutzt; gleichzeitig induziert das geordnete Stapeln der nanostrukturierten Fischgräten-Anordnung Mikro-Wirbel, die die laminare Grenzschicht durchbrechen und die Kollision und Bindungseffizienz von Exosomen an der Chipoberfläche erheblich verbessern. Die Ergebnisse zeigen, dass dieser Chip eine Erfassungseffizienz von ca. 85% für Exosomen von drei Arten von Bauchspeicheldrüsenkrebszellen PANC‑1, SW1990 und PACA‑2 erreicht, während die Bindung an Exosomen normaler Pankreaszellen hTERT‑HPNE sehr schwach ist. Tumor-Exosomen, bei denen die N-Glykanketten durch Peptid-N-Glykosidase F (PNGase F) entfernt wurden, verlieren fast vollständig die Fähigkeit zur Erfassung, was bestätigt, dass die spezifische Erfassung des Chips auf glycosyliertem Erkennen beruht. Darauf aufbauend integriert der Chip zusätzlich eine in situ enzymatische Fluoreszenzsignalamplifikation und ermöglicht erfolgreich das gleichzeitige molekulare Typing von sechs mit Bauchspeicheldrüsenkrebs assoziierten membranösen Proteinmarkern: prostataspezifisches Membranantigen (PSMA), karzinoembryonales Antigen (CEA), Mucin-1 (MUC‑1), Nukleolin (NCL), Protein-Tyrosin-Kinase-7 (PTK7) und epithelialer Zelladhäsionsmolekül (EpCAM). Alle sechs Marker zeigen eine deutlich erhöhte Expression in Tumor-Exosomen, wobei verschiedene Zelllinien charakteristische Expressionsprofile aufweisen, was darauf hinweist, dass der Chip in der Lage ist, Tumor- von normalen Exosomen zu unterscheiden und molekulare Subtypen von Bauchspeicheldrüsenkrebs zu erkennen. Die Studie integriert glycosylierte chemische Erkennung, effizienten Fluidtransport und Multi-Target-molekulares Typing zu einer integrierten Plattform und bietet so eine neue technologische Plattform für die frühe Flüssigbiopsie von Bauchspeicheldrüsenkrebs, die ohne Antikörperisolation auskommt, eine hohe Spezifität und multidimensionale Informationsausgabe bietet und wichtige Anwendungsperspektiven in der klinischen präzisen Diagnose und molekularen Typisierung von Bauchspeicheldrüsenkrebs aufzeigt.

Mikrofluidik-Chip;Exosomen;Flüssigbiopsie;Krankheitsmarker;Diagnose von Bauchspeicheldrüsenkrebs