췌장암의 조기 정확한 진단은 환자의 생존율 향상을 위한 핵심 돌파구입니다. 외엑소좀 기반 액체생검은 큰 잠재력을 보여주며 광범위한 관심을 받고 있지만, 현재 혈액 내 췌장암 외엑소좀 분리 방법은 두 가지 주요 병목 현상을 겪고 있습니다: 층류 마이크로플루이딕 칩 내 반응 효율 저하와 높은 특이성을 갖는 종양 외엑소좀 단백질 표적의 부재로 인해 분리 특이성과 효율이 심각하게 제한됩니다. 이를 해결하기 위해 본 연구는 페닐보론산 기능화된 3차원 나노 물고기뼈 마이크로플루이딕 칩을 구축하였으며, 종양 외엑소좀 표면에 비정상적으로 과발현되는 당화된 시스-디오올 구조와 페닐보론산 간의 공유 결합을 이용하여 범용적이며 높은 친화력으로 종양 외엑소좀을 인식합니다. 동시에 질서 정연하게 쌓인 나노 물고기뼈 배열은 미세 와류를 유도하여 층류 경계층을 돌파하고, 외엑소좀이 칩 인터페이스와 충돌 및 결합하는 효율을 현저히 증가시킵니다. 결과는 본 칩이 PANC‑1, SW1990 및 PACA‑2 세 가지 췌장암 세포 외엑소좀의 포획 효율이 약 85%에 달함을 보여주었으며, 정상 췌장 세포인 hTERT‑HPNE 외엑소좀은 매우 약하게 결합하였고, 펩타이드 N-글리코시다아제 F(PNGase F)로 N-당쇄를 절단한 종양 외엑소좀은 거의 완전히 포획 능력을 상실하여 칩의 특이적 포획이 당 인식에 의존함을 입증하였습니다. 이 기반 위에 칩은 현장 효소 촉매 형광 신호 증폭을 추가로 통합하여 같은 샘플에서 전립선 특이 막 항원(PSMA), 암배아 항원(CEA), 뮤신-1(MUC‑1), 핵인(NCL), 단백질 티로신 키나제-7(PTK7) 및 상피세포 부착 분자(EpCAM)의 여섯 가지 췌장암 관련 막 단백질 표지자의 동시 분자 분형을 성공적으로 구현하였습니다. 여섯 가지 표지자는 모두 종양 외엑소좀에서 유의미하게 과발현되었으며, 서로 다른 세포주는 특징적인 발현 프로필을 나타내어 칩이 종양 및 정상 기원 외엑소좀을 구분하고 췌장암 분자 아형을 식별하는 능력을 가짐을 보여주었습니다. 본 연구는 당화학적 인식, 효율적인 유체 전달 및 다중 표적 분자 분형을 통합하여 항체 분리에 의존하지 않고 높은 특이성 및 다차원 정보 출력을 제공하는 췌장암 조기 액체생검용 신기술 플랫폼을 제시하였으며, 췌장암 임상 정밀 진단 및 분자 분형에서 중요한 응용 전망을 보입니다.

마이크로플루이딕 칩; 외엑소좀; 액체생검; 질병 바이오마커; 췌장암 진단