外泌体纯化核心方法的对比分析
2025-12-08 来源:思拓凡Cytiva 点击次数:133
胞外囊泡（Extracellular Vesicles，EVs），主要包括约 40-160 nm（平均 100 nm）的外泌体（Exosomes，EXOs），50-1000 nm 的微囊泡（Microvesicles，MVs）和 50-2000 nm 的凋亡小体（Apoptotic bodies，APOs）[1][2]。其中，微囊泡为细胞膜直接向胞外出芽产生；而外泌体的产生需要经过两次质膜内陷，第一次为细胞膜通过胞吞作用内陷形成早期内体，并逐渐演变为成熟的晚期内体。内体通过内出芽的方式（即第二次膜内陷），形成包含很多腔内囊泡（intraluminal vesicles，ILVs）的多囊泡体（multivesicular bodies，MVBs）。MVBs 与细胞质膜融合释放 ILVs，即外泌体。到达靶细胞后，通过和膜上受体互作直接启动胞内信号通路，也可以通过膜融合或胞吞作用释放内含物。
外泌体的分离方法比较
传统的分离方法，主要基于外泌体的大小和密度等内在特征以及免疫亲和特性。几种常见的分离方法比较如下：
超速离心法：基于颗粒组成和溶质的密度、大小和形状进行连续分离。降低了使用分离试剂造成的污染和成本。样本处理量大、产量高。但仪器成本投入高，笨重，运行时间长，耗人力，不便携。超速离心可能破坏外泌体而影响下游分析。经常存在杂蛋白和脂蛋白污染。
基于大小的分离技术：基于外泌体和其他颗粒组分的大小差异。超滤：快速，不需要特殊仪器，便携。将 RNA 提取液经膜可直接用于 RNA 抽提。分子排阻层析（Size Exclusion Chromatography, SEC）：较高纯度外泌体，通常在重力流下操作从而保留了外泌体的完整性和生物活性。可重复性好，中度样本处理量。但仪器成本低，中等纯度。剪切力可引起外泌体损伤。有可能造成聚集和囊泡陷入膜孔中，或外泌体吸附在膜上而损失。SEC：仪器成本中等，需要专用的设备。不易放大，运行时间长。
外泌体沉淀：使用聚合物如 PEG，通过改变外泌体的可溶性或分散性进行分离。容易操作，不需要特殊仪器。样本处理量大，具有可放大性。但缺乏选择性的分离机制，容易和非外泌体污染共沉淀，如其他囊泡、蛋白聚合物。去除游离蛋白等，运行时间长，需要在富集前去除高度蛋白等亚细胞颗粒，在分离后去除聚合物材料。
免疫亲和捕获技术：通过外泌体膜结合型抗原和固定化抗体之间的特异性相互作用进行分离。针对特定来源或亚群的外泌体分离是很好的选择。相比于其它分离方法，纯度要高出很多，利于外泌体的分型。但是试剂成本高，需要预先确认好的外泌体标签（抗原）。样本处理量低，只有带标签的外泌体被识别而产量低。仅适用于 cell-free 样品。肿瘤的异质性妨碍了免疫识别，可能会造成假阴性。抗原表位可能被封闭或隐藏。
微流控技术：微尺度下，基于外泌体的生理和生化特性进行分离，如免疫亲和特性、大小和密度，结合新兴的声波纳滤、电磁和电泳等技术。快速、低成本、高度便携、容易实现自动化，可将外泌体分离和后续检测进行集成。但缺乏标准化和大规模的临床样本测试，缺少方法验证，低中等程度的样本处理量。
外泌体纯化产品推荐
Cytiva（思拓凡）——Capto Core 700 多模式层析填料
Capto™ 填料基于坚硬的高流动性琼脂糖基架，具有优化的孔隙结构，可提供良好的压力和流动性。这种填料旨在用于工艺开发和大规模制造，但也用于研究实验室。它们的高流速可提高生产率和大批量加工能力。
Capto Core系列填料为双层设计，表层是具有一定孔径的钝化层，它可以排阻大分子，使之流穿。小分子通过表层进入填料内部核心，核心层可以结合杂质分子。这一设计使得该系列填料具有分子排阻和吸附层析的双重特点。该系列填料的优点包括高载量、高流速、短保留时间、在宽操作窗口内保持强大性能、工艺设计简单和生产效率高。
新型核心层析技术和多模式、辛胺配基赋予 Capto Core 700 多模式层析填料双功能。具有分子排阻和结合特性。
产品优点：
• 新型核心层析技术和多模式、辛胺配基赋予 Capto Core 700 多模式层析填料双功能，具有分子排阻和结合特性。
• 新型核心层析技术可高效捕获污染物，同时在流穿过程中收集靶分子。
• 与标准分子排阻（凝胶过滤）方法相比，显著提高了生产率并提高了流速。
• 通过流穿层析法和稳定的性能进行直接优化。
• 使用预填充 HiTrap 和 HiScreen 层析柱进行便捷的小规模纯化、工艺开发和规模扩大。
• 填料可满足供应安全、性能稳定和监管支持方面的工业需要。
污染物的多模式去除：
Capto Core 700 多模式层析填料由配基活化核心和惰性外壳组成。惰性外壳不允许大分子（临界值约为 Mr 700000）通过外壳的孔进入核内。在层析柱流穿过程中收集这些较大分子，而较小杂质与内化配基结合。
疏水性、带正电荷的配基：
Capto Core 700多模式层析填料内核配基具有疏水性同时带正电荷，从而可对小至足以进入核心的各种污染物进行高效多模式结合。多模式配基可确保在较宽的 pH 值和盐浓度范围内与大多数杂质强结合。通过使用 NaOH 和可在大多数情况下使用的溶剂进行的原位清洁 (CIP) 程序，从填料中去除结合的杂质。
规模放大较为简单：
HiTrap 和 HiScreen 层析柱可串联连接以增加载量，并且在开发高效且可靠的分离方法时可方便使用。
Cytiva（思拓凡）——ÄKTA flux 切向流过滤系统
ÄKTA fluxTM 过滤系统是一种多功能切向流过滤(TFF)系统，用于样品浓缩和洗滤(缓冲液交换)以及细胞收获和澄清(图1)。该系统允许使用盒式滤筒、中空纤维滤芯和膜吸附器轻松过滤。AKTA 助焊剂系统有两个版本:用于研究、过滤器筛选和小规模生产的 ÄKTA 助焊剂系统以及用于工艺开发和小规模生产的 ÄKTA助焊剂6系统半自动化功能可实现端点控制、恒定保留容积(CRV)和数据记录。这些功能可以腾出时间用于实验室的其他任务。通过易于使用的触摸屏，可以方便地监控和处理工艺信息和控制。该系统可以处理较低的工作量，以支持广泛的浓度因子。AKTA助焊剂过滤系统非常适合用于蛋白质纯化和澄清，作为 AKTATM 色谱系统的补充。
产品优势：
·低工作体积支持多种浓缩倍数。
·灵活地处理允许使用中空纤维膜柱和膜包。
·多功能设计可用于超滤和微滤应用。
·有两种版本可选：ÄKTA flux s 适合研究和过滤器筛选，ÄKTA flux 6 适合工艺开发和放大实验。
·Cytiva 针对自动化一次性过滤，推出了 ÄKTA readyflux。
轻松过滤
半自动化功能可实现终端控制（例如恒定回流体积 (CRV)）和数据记录，让操作员有更多时间处理实验室中的其他任务。通过易于使用的触摸屏即可方便地监控和处理过程信息和过程控制。
可处理低工作液量
ÄKTA flux 系统可以处理低工作液量和循环液量，从而能够支持多种浓缩倍数。ÄKTA flux 过滤系统非常适合用于蛋白纯化流程，是对 ÄKTA 层析系统的补充。
外泌体的纯化是解析其生物学功能、推动临床转化的关键前提，选择适宜的分离方法与可靠的纯化产品，能显著提升研究效率与结果准确性。上述提及的超速离心法、免疫亲和捕获技术等经典方法，以及Cytiva（思拓凡）的Capto Core 700多模式层析填料、ÄKTA flux切向流过滤系统等产品，为不同研究场景（从实验室小规模探索到工业化大规模生产）提供了多元解决方案。未来，随着外泌体研究的不断深入，分离纯化技术将朝着更高效、高纯度、标准化、自动化的方向迭代，而优质产品的持续创新也将为这一领域的突破提供坚实支撑。研究者可根据自身实验需求（如样本量、纯度要求、成本预算、是否需要规模化放大等），灵活组合或优化技术方案，助力外泌体在疾病诊断、治疗载体等领域的研究与应用迈向新高度。
外泌体的分离方法比较
传统的分离方法，主要基于外泌体的大小和密度等内在特征以及免疫亲和特性。几种常见的分离方法比较如下：
超速离心法：基于颗粒组成和溶质的密度、大小和形状进行连续分离。降低了使用分离试剂造成的污染和成本。样本处理量大、产量高。但仪器成本投入高，笨重，运行时间长，耗人力，不便携。超速离心可能破坏外泌体而影响下游分析。经常存在杂蛋白和脂蛋白污染。
基于大小的分离技术：基于外泌体和其他颗粒组分的大小差异。超滤：快速，不需要特殊仪器，便携。将 RNA 提取液经膜可直接用于 RNA 抽提。分子排阻层析（Size Exclusion Chromatography, SEC）：较高纯度外泌体，通常在重力流下操作从而保留了外泌体的完整性和生物活性。可重复性好，中度样本处理量。但仪器成本低，中等纯度。剪切力可引起外泌体损伤。有可能造成聚集和囊泡陷入膜孔中，或外泌体吸附在膜上而损失。SEC：仪器成本中等，需要专用的设备。不易放大，运行时间长。
外泌体沉淀：使用聚合物如 PEG，通过改变外泌体的可溶性或分散性进行分离。容易操作，不需要特殊仪器。样本处理量大，具有可放大性。但缺乏选择性的分离机制，容易和非外泌体污染共沉淀，如其他囊泡、蛋白聚合物。去除游离蛋白等，运行时间长，需要在富集前去除高度蛋白等亚细胞颗粒，在分离后去除聚合物材料。
免疫亲和捕获技术：通过外泌体膜结合型抗原和固定化抗体之间的特异性相互作用进行分离。针对特定来源或亚群的外泌体分离是很好的选择。相比于其它分离方法，纯度要高出很多，利于外泌体的分型。但是试剂成本高，需要预先确认好的外泌体标签（抗原）。样本处理量低，只有带标签的外泌体被识别而产量低。仅适用于 cell-free 样品。肿瘤的异质性妨碍了免疫识别，可能会造成假阴性。抗原表位可能被封闭或隐藏。
微流控技术：微尺度下，基于外泌体的生理和生化特性进行分离，如免疫亲和特性、大小和密度，结合新兴的声波纳滤、电磁和电泳等技术。快速、低成本、高度便携、容易实现自动化，可将外泌体分离和后续检测进行集成。但缺乏标准化和大规模的临床样本测试，缺少方法验证，低中等程度的样本处理量。
外泌体纯化产品推荐
Cytiva（思拓凡）——Capto Core 700 多模式层析填料
Capto™ 填料基于坚硬的高流动性琼脂糖基架，具有优化的孔隙结构，可提供良好的压力和流动性。这种填料旨在用于工艺开发和大规模制造，但也用于研究实验室。它们的高流速可提高生产率和大批量加工能力。
Capto Core系列填料为双层设计，表层是具有一定孔径的钝化层，它可以排阻大分子，使之流穿。小分子通过表层进入填料内部核心，核心层可以结合杂质分子。这一设计使得该系列填料具有分子排阻和吸附层析的双重特点。该系列填料的优点包括高载量、高流速、短保留时间、在宽操作窗口内保持强大性能、工艺设计简单和生产效率高。
新型核心层析技术和多模式、辛胺配基赋予 Capto Core 700 多模式层析填料双功能。具有分子排阻和结合特性。
产品优点：
• 新型核心层析技术和多模式、辛胺配基赋予 Capto Core 700 多模式层析填料双功能，具有分子排阻和结合特性。
• 新型核心层析技术可高效捕获污染物，同时在流穿过程中收集靶分子。
• 与标准分子排阻（凝胶过滤）方法相比，显著提高了生产率并提高了流速。
• 通过流穿层析法和稳定的性能进行直接优化。
• 使用预填充 HiTrap 和 HiScreen 层析柱进行便捷的小规模纯化、工艺开发和规模扩大。
• 填料可满足供应安全、性能稳定和监管支持方面的工业需要。
污染物的多模式去除：
Capto Core 700 多模式层析填料由配基活化核心和惰性外壳组成。惰性外壳不允许大分子（临界值约为 Mr 700000）通过外壳的孔进入核内。在层析柱流穿过程中收集这些较大分子，而较小杂质与内化配基结合。
疏水性、带正电荷的配基：
Capto Core 700多模式层析填料内核配基具有疏水性同时带正电荷，从而可对小至足以进入核心的各种污染物进行高效多模式结合。多模式配基可确保在较宽的 pH 值和盐浓度范围内与大多数杂质强结合。通过使用 NaOH 和可在大多数情况下使用的溶剂进行的原位清洁 (CIP) 程序，从填料中去除结合的杂质。
规模放大较为简单：
HiTrap 和 HiScreen 层析柱可串联连接以增加载量，并且在开发高效且可靠的分离方法时可方便使用。
ÄKTA fluxTM 过滤系统是一种多功能切向流过滤(TFF)系统，用于样品浓缩和洗滤(缓冲液交换)以及细胞收获和澄清(图1)。该系统允许使用盒式滤筒、中空纤维滤芯和膜吸附器轻松过滤。AKTA 助焊剂系统有两个版本:用于研究、过滤器筛选和小规模生产的 ÄKTA 助焊剂系统以及用于工艺开发和小规模生产的 ÄKTA助焊剂6系统半自动化功能可实现端点控制、恒定保留容积(CRV)和数据记录。这些功能可以腾出时间用于实验室的其他任务。通过易于使用的触摸屏，可以方便地监控和处理工艺信息和控制。该系统可以处理较低的工作量，以支持广泛的浓度因子。AKTA助焊剂过滤系统非常适合用于蛋白质纯化和澄清，作为 AKTATM 色谱系统的补充。
产品优势：
·低工作体积支持多种浓缩倍数。
·灵活地处理允许使用中空纤维膜柱和膜包。
·多功能设计可用于超滤和微滤应用。
·有两种版本可选：ÄKTA flux s 适合研究和过滤器筛选，ÄKTA flux 6 适合工艺开发和放大实验。
·Cytiva 针对自动化一次性过滤，推出了 ÄKTA readyflux。
轻松过滤
半自动化功能可实现终端控制（例如恒定回流体积 (CRV)）和数据记录，让操作员有更多时间处理实验室中的其他任务。通过易于使用的触摸屏即可方便地监控和处理过程信息和过程控制。
可处理低工作液量
ÄKTA flux 系统可以处理低工作液量和循环液量，从而能够支持多种浓缩倍数。ÄKTA flux 过滤系统非常适合用于蛋白纯化流程，是对 ÄKTA 层析系统的补充。
外泌体的纯化是解析其生物学功能、推动临床转化的关键前提，选择适宜的分离方法与可靠的纯化产品，能显著提升研究效率与结果准确性。上述提及的超速离心法、免疫亲和捕获技术等经典方法，以及Cytiva（思拓凡）的Capto Core 700多模式层析填料、ÄKTA flux切向流过滤系统等产品，为不同研究场景（从实验室小规模探索到工业化大规模生产）提供了多元解决方案。未来，随着外泌体研究的不断深入，分离纯化技术将朝着更高效、高纯度、标准化、自动化的方向迭代，而优质产品的持续创新也将为这一领域的突破提供坚实支撑。研究者可根据自身实验需求（如样本量、纯度要求、成本预算、是否需要规模化放大等），灵活组合或优化技术方案，助力外泌体在疾病诊断、治疗载体等领域的研究与应用迈向新高度。
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