Die frühe präzise Diagnose von Bauchspeicheldrüsenkrebs ist der entscheidende Durchbruch zur Verbesserung der Überlebensrate der Patienten. Die auf Exosomen basierende Flüssigbiopsie zeigt ein enormes Potenzial und genießt breite Aufmerksamkeit, doch die bestehenden Methoden zur Isolation von Bauchspeicheldrüsenkrebs-Exosomen im Blut stehen vor zwei großen Herausforderungen: niedrige Reaktionseffizienz in laminaren Mikrofluidik-Chips und das Fehlen hochspezifischer tumorexosomaler Proteinzielstrukturen, was die Spezifität und Effizienz der Isolation stark einschränkt. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen wurde ein dreidimensionaler, mit Phenylboronsäure funktionalisierter nano-fischgrätenförmiger Mikrofluidik-Chip entwickelt, der durch kovalente Bindung zwischen abnormal hoch exprimierten glycosylierten cis-Diol-Strukturen auf der Oberfläche tumorassoziierter Exosomen und Phenylboronsäure eine breite und hochaffine Erkennung von Tumorexosomen ermöglicht; gleichzeitig induziert das geordnete Nano-Fischgrätenarray Mikro-Vortex-Strömungen, die die laminare Grenzschicht durchbrechen und die Kollision und Bindungseffizienz der Exosomen an der Chip-Oberfläche signifikant erhöhen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fangeffizienz des Chips für Exosomen der Bauchspeicheldrüsenkrebszellen PANC‑1, SW1990 und PACA‑2 bei etwa 85 % liegt, während die Bindung von Exosomen normaler Pankreaszellen (hTERT‑HPNE) sehr schwach ist. Die nach Entfernung der N-Glykanketten durch Peptid-N-Glykosidase F (PNGase F) behandelten Tumorexosomen verlieren nahezu vollständig ihre Fangfähigkeit, was bestätigt, dass das spezifische Fangen des Chips auf der Glykoserkennung beruht. Darüber hinaus integriert der Chip eine in situ enzymatische Fluoreszenzsignalverstärkung und ermöglicht erfolgreich das gleichzeitige molekulare Typisieren von sechs membranassoziierten Biomarkern des Bauchspeicheldrüsenkrebses: prostataspezifisches Membranantigen (PSMA), karzinoembryonales Antigen (CEA), Mucin-1 (MUC‑1), Nukleolin (NCL), Protein-Tyrosinkinase-7 (PTK7) und epithelialer Zelladhäsionsmolekül (EpCAM). Alle sechs Marker sind in Tumorexosomen signifikant überexprimiert, und verschiedene Zelllinien zeigen charakteristische Expressionsprofile, was die Fähigkeit des Chips zur Unterscheidung von tumorigener und normaler Exosomenquelle sowie zur Identifizierung molekularer Subtypen des Bauchspeicheldrüsenkrebses demonstriert. Diese Studie integriert glykanbiologische Erkennung, effizienten Fluidtransport und multi-target molekulares Typing in einer Plattform und bietet eine neue technologieplattform für die frühe flüssigkeitsbasierte Biopsie des Bauchspeicheldrüsenkrebses, die nicht auf Antikörper angewiesen ist, hohe Spezifität und multidimensionale Informationsausgabe besitzt und ein vielversprechendes Anwendungspotential in der klinischen präzisen Diagnose und molekularen Typisierung zeigt.

Mikrofluidik-Chip; Exosomen; Flüssigbiopsie; Krankheitsmarker; Bauchspeicheldrüsenkrebs-Diagnostik