本文介绍了一项关于外泌体微小RNA（miRNA）快速检测的创新研究，该研究由Haiyan Yang、Qian Shen、Chenhan Wang等作者共同完成，发表于2024年5月的《Sensors and Actuators: B. Chemical》期刊上。研究团队来自南京医科大学第一附属医院、南京工业大学柔性电子学院、南京大学配位化学国家重点实验室等多个机构。该研究旨在开发一种基于二氧化硅纳米淬灭剂（silica nanoquenchers, qSiNPs）的纳米平台，通过脂质体融合辅助递送技术，实现对外泌体miRNA的高效、快速检测，为癌症的液体活检提供新的诊断工具。

研究背景

外泌体（exosomes）是直径约为50-150纳米的细胞外囊泡，广泛存在于癌症患者的体液中。它们不仅是细胞间信号传递的重要媒介，还携带了丰富的肿瘤生物信息，尤其是外泌体miRNA。miRNA因其高稳定性和丰度，被认为是癌症诊断的潜在生物标志物。然而，传统的外泌体miRNA检测方法（如超速离心、磁分离等）耗时长、设备复杂，且容易破坏外泌体的完整性，限制了其在临床中的应用。因此，开发一种无需RNA提取或目标扩增的快速原位检测方法具有重要意义。

研究方法

研究团队设计了一种基于qSiNPs的纳米平台，通过脂质体封装实现对外泌体的高效递送。具体流程如下： 1. qSiNPs的制备：采用Stöber方法合成qSiNPs，并通过掺杂黑色孔淬灭剂（black hole quenchers, BHQs）实现对荧光染料四甲基罗丹明（TMR）的高效淬灭。 2. 脂质体封装：将带有TMR标记的反义寡核苷酸（antisense oligonucleotide, ant-21）通过静电作用吸附在qSiNPs表面，形成qSiNPs@ant21复合物，随后通过共挤出法将其封装在脂质体膜中，形成Lipo@qSiNPs@ant21纳米平台。 3. 外泌体融合：利用脂质体膜与外泌体膜的融合作用，将qSiNPs@ant21递送至外泌体内部。当qSiNPs@ant21与外泌体中的目标miRNA（如miR-21）结合时，TMR荧光信号被释放，实现“关-开”切换的原位检测。

实验结果

1. 纳米平台的合成与表征：通过动态光散射（DLS）、透射电子显微镜（TEM）和能量色散X射线光谱（EDS）等技术，证实了qSiNPs@ant21和Lipo@qSiNPs@ant21的成功合成。脂质体封装后，纳米颗粒的尺寸从51.6纳米增加到170.3纳米，且具有良好的胶体稳定性。
2. 外泌体融合过程：通过DLS和TEM观察，发现Lipo@qSiNPs@ant21与外泌体的融合过程是动态的，融合后囊泡的尺寸逐渐增加，最终达到稳定状态。共聚焦显微镜（CLSM）成像显示，随着Lipo@qSiNPs@ant21与外泌体比例的增加，荧光信号逐渐增强，表明该平台能够有效检测外泌体miRNA。
3. 原位检测外泌体miRNA：实验表明，Lipo@qSiNPs@ant21能够特异性识别外泌体中的miR-21，并在30分钟内达到荧光信号的稳定状态。与传统的qRT-PCR方法相比，该平台无需RNA提取或目标扩增，实现了对外泌体miRNA的快速、原位检测。
4. 肿瘤外泌体的区分：研究团队利用该平台成功区分了乳腺癌细胞系SUM1315和正常乳腺上皮细胞系HBL-100的外泌体，发现肿瘤外泌体中miR-21的表达显著高于正常外泌体。此外，在小鼠血清样本中也验证了该平台的检测能力，肿瘤模型小鼠的外泌体miR-21水平显著高于健康对照组。

研究结论

该研究成功开发了一种基于qSiNPs的纳米平台，通过脂质体融合辅助递送技术，实现了对外泌体miRNA的快速、原位检测。与传统的qRT-PCR方法相比，该平台避免了RNA提取和目标扩增的复杂步骤，具有制备简单、封装稳定、递送高效等优点。此外，该平台能够区分肿瘤相关miRNA与正常外泌体，为癌症的液体活检提供了新的诊断工具，具有重要的临床应用价值。

研究亮点

1. 创新性：首次将二氧化硅纳米颗粒通过脂质体融合递送至外泌体内部，实现了对外泌体miRNA的原位检测。
2. 高效性：无需RNA提取或目标扩增，能够在30分钟内完成对外泌体miRNA的检测。
3. 应用前景：该平台能够区分肿瘤相关miRNA与正常外泌体，为癌症的早期诊断和预后评估提供了新的技术手段。

研究意义

该研究不仅为外泌体miRNA的检测提供了一种高效、快速的方法，还为癌症的液体活检技术开辟了新的研究方向。通过进一步优化和验证，该平台有望在临床中广泛应用，提高癌症诊断的准确性和效率，改善患者的预后。