Die Nanyang Technological University in Singapur bringt den revolutionären „ExoArc“-Chip auf den Markt, der die Plasmatrennung und präzise Diagnose revolutionieren soll

Wissenschaftler der Nanyang Technological University in Singapur (NTU Singapore) haben ExoArc entwickelt, einen münzgroßen Chip, der in 30 Minuten Plasma aus Blut isolieren und dabei über 99,9 % der Blutzellen und Blutplättchen in einem Schritt entfernen kann. Diese Methode übertrifft den aktuellen Goldstandard-Zentrifugationsprozess, der bis zu einer Stunde dauern kann und zu Verunreinigungen führen kann. ExoArc ermöglicht die Extraktion von hochreinem Plasma für die klinische Analyse von zellfreier DNA, RNA und extrazellulären Vesikeln und unterstützt so das Biomarker-Screening für Krankheiten wie Krebs und Diabetes.

NTU Singapore Unveils Revolutionary 'ExoArc' Chip: A Paradigm Shift in Blood Plasma Isolation

NTU Singapur stellt revolutionären „ExoArc“-Chip vor: Ein Paradigmenwechsel bei der Blutplasma-Isolierung

Singapore, July 19, 2023 - Scientists at Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) have achieved a groundbreaking milestone in the field of clinical diagnostics with the development of 'ExoArc,' a compact and user-friendly chip that revolutionizes blood plasma isolation.

Singapur, 19. Juli 2023 – Wissenschaftler der Nanyang Technological University, Singapur (NTU Singapore) haben mit der Entwicklung von „ExoArc“, einem kompakten und benutzerfreundlichen Chip, der die Blutplasmaisolierung revolutioniert, einen bahnbrechenden Meilenstein auf dem Gebiet der klinischen Diagnostik erreicht.

Replacing the Centrifuge: A Faster, More Accurate Approach

Austausch der Zentrifuge: Ein schnellerer und genauerer Ansatz

ExoArc, meticulously described in the prestigious journal ACS Nano, offers an elegant solution to the limitations of the current gold-standard method, the centrifuge. While centrifugation has long been the mainstay for isolating blood plasma, its multi-step process, extended duration, and potential for contamination have hindered its efficiency.

ExoArc, ausführlich beschrieben in der renommierten Fachzeitschrift ACS Nano, bietet eine elegante Lösung für die Einschränkungen der aktuellen Goldstandardmethode, der Zentrifuge. Während die Zentrifugation seit langem die Hauptstütze für die Isolierung von Blutplasma ist, haben ihr mehrstufiger Prozess, ihre lange Dauer und die Möglichkeit einer Kontamination ihre Effizienz beeinträchtigt.

"Our aim was to develop a rapid and reliable alternative to the centrifuge, one that would provide high-purity plasma for precision diagnostics," said Associate Professor Hou Han Wei, lead scientist on the ExoArc project.

„Unser Ziel war es, eine schnelle und zuverlässige Alternative zur Zentrifuge zu entwickeln, die hochreines Plasma für die Präzisionsdiagnostik liefert“, sagte außerordentlicher Professor Hou Han Wei, leitender Wissenschaftler des ExoArc-Projekts.

Harnessing the Power of Precision Microfluidics

Die Kraft der Präzisionsmikrofluidik nutzen

ExoArc leverages cutting-edge microfluidics, employing tiny channels within a compact chip to expertly separate blood plasma from red and white blood cells, as well as platelets. This ingenious mechanism eliminates the need for physical membranes or filters, enhancing efficiency and minimizing the risk of sample alteration.

ExoArc nutzt modernste Mikrofluidik und nutzt winzige Kanäle in einem kompakten Chip, um Blutplasma fachmännisch von roten und weißen Blutkörperchen sowie Blutplättchen zu trennen. Dieser ausgeklügelte Mechanismus macht physische Membranen oder Filter überflüssig, steigert die Effizienz und minimiert das Risiko einer Probenveränderung.

"We have harnessed a unique flow phenomenon within these microchannels to precisely separate biological components based on their size," explained Hou.

„Wir haben ein einzigartiges Strömungsphänomen innerhalb dieser Mikrokanäle genutzt, um biologische Komponenten anhand ihrer Größe präzise zu trennen“, erklärte Hou.

Validation and Applications: Precision in Action

Validierung und Anwendungen: Präzision in Aktion

In a proof-of-concept study, the NTU team constructed a portable ExoArc prototype device. Collaborating with clinicians from the National Cancer Centre Singapore (NCCS), Tan Tock Seng Hospital (TTSH), and the Agency for Science, Technology and Research (A*STAR), they clinically validated ExoArc's capabilities.

In einer Proof-of-Concept-Studie konstruierte das NTU-Team einen tragbaren ExoArc-Prototyp. In Zusammenarbeit mit Klinikern des National Cancer Centre Singapore (NCCS), des Tan Tock Seng Hospital (TTSH) und der Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) validierten sie die Fähigkeiten von ExoArc klinisch.

Using a biomarker panel to analyze blood plasma samples from healthy individuals and cancer patients, the team demonstrated ExoArc's remarkable diagnostic accuracy. "By minimizing contamination from degraded blood cells, we significantly enhance the precision of diagnostic tests, reducing anxiety and ultimately improving patient care," said Professor Darren Lim, Senior Consultant at NCCS.

Mithilfe eines Biomarker-Panels zur Analyse von Blutplasmaproben von gesunden Personen und Krebspatienten demonstrierte das Team die bemerkenswerte diagnostische Genauigkeit von ExoArc. „Indem wir die Kontamination durch degradierte Blutzellen minimieren, erhöhen wir die Präzision diagnostischer Tests erheblich, reduzieren Ängste und verbessern letztendlich die Patientenversorgung“, sagte Professor Darren Lim, Senior Consultant am NCCS.

ExoArc's versatility extends beyond cancer diagnostics. The research team successfully employed the chip to study microRNA molecules from blood plasma samples of individuals with type 2 diabetes. This study highlighted ExoArc's potential for identifying disease-related biomarkers, unlocking avenues for personalized medicine.

Die Vielseitigkeit von ExoArc geht über die Krebsdiagnostik hinaus. Das Forschungsteam setzte den Chip erfolgreich ein, um microRNA-Moleküle aus Blutplasmaproben von Personen mit Typ-2-Diabetes zu untersuchen. Diese Studie verdeutlichte das Potenzial von ExoArc zur Identifizierung krankheitsbezogener Biomarker und eröffnet so Möglichkeiten für die personalisierte Medizin.

"ExoArc holds immense promise for precision medicine, empowering clinicians to better manage chronic conditions like diabetes," said Associate Professor Rinkoo Dalan, Senior Consultant at TTSH.

„ExoArc ist ein großes Versprechen für die Präzisionsmedizin und ermöglicht Ärzten, chronische Erkrankungen wie Diabetes besser zu behandeln“, sagte Associate Professor Rinkoo Dalan, Senior Consultant bei TTSH.

Beyond Blood Plasma Isolation: A Versatile Platform

Über die Blutplasma-Isolierung hinaus: Eine vielseitige Plattform

ExoArc's capabilities are not limited to blood plasma isolation. By adjusting its size cut-off, the platform can also be utilized to isolate bacteria or viruses from blood or other biofluids. This versatility opens up exciting possibilities for research and diagnostics in various medical fields.

Die Fähigkeiten von ExoArc beschränken sich nicht nur auf die Isolierung von Blutplasma. Durch Anpassen des Größengrenzwerts kann die Plattform auch zur Isolierung von Bakterien oder Viren aus Blut oder anderen Bioflüssigkeiten verwendet werden. Diese Vielseitigkeit eröffnet spannende Möglichkeiten für Forschung und Diagnostik in verschiedenen medizinischen Bereichen.

Innovation with Global Impact

Innovation mit globaler Wirkung

NTU has filed two patent applications for the ExoArc innovation through NTUitive, its innovation and enterprise company. With its potential to significantly reduce sample preparation time and enhance diagnostic accuracy, ExoArc is poised to transform clinical diagnostics worldwide.

NTU hat über NTUitive, sein Innovations- und Unternehmensunternehmen, zwei Patentanmeldungen für die ExoArc-Innovation eingereicht. Mit seinem Potenzial, die Probenvorbereitungszeit erheblich zu verkürzen und die diagnostische Genauigkeit zu verbessern, ist ExoArc bereit, die klinische Diagnostik weltweit zu verändern.

"ExoArc represents a significant advancement in sample preparation for molecular diagnostics, offering a faster, more accurate, and more cost-effective solution," concluded Hou. "We are eager to see this technology adopted in clinics and hospitals, empowering healthcare professionals to deliver better patient outcomes."

„ExoArc stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Probenvorbereitung für die Molekulardiagnostik dar und bietet eine schnellere, genauere und kostengünstigere Lösung“, schloss Hou. „Wir sind gespannt darauf, dass diese Technologie in Kliniken und Krankenhäusern zum Einsatz kommt und medizinisches Fachpersonal in die Lage versetzt, bessere Patientenergebnisse zu erzielen.“