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  2. 產品課堂

    雷霆收罷江海凝——Optima MAX-XP臺式超速離心機是如何成為細胞外囊泡分離神器的?

     1、臺式超速離心機TL-100的科研應用為Optima MAX-XP搭起的舞臺

            Beckman公司1984年推出全球首款臺式超速離心機TL-100。它最高轉速100000 rpm/最大RCF 543000×g,已達到同期立式超離的轉速離心力指標,還可配置四款角轉頭(TLA-100、TLA-100.1、TLA-100.2、TLA-100.3)、一款甩平吊籃轉頭(TLS-55)和一款垂直轉頭(TLV-100),實現了功能應用多樣化。TL-100不僅小巧(W 73.7 cm×D 58.4 cm)、輕便(93kg)和操作簡便,價格還相對低廉親民。

    Beckman LT-100  Optima TLX臺式超速離心機.jpg

           在此基礎上,通過引入新型驅動控制單元、Optima制冷控制技術、新型轉頭充實和差異化的系統功能,Beckman陸續推出Optima TLX/Optima TL、Optima MAX/Optima MAX-E,直至目前在產的Optima MAX-XP/Optima MAX-LT。硬件上,最高工作轉速由100000rpm升至150000rpm,轉頭由6個增至目前的16個,單管最大樣品容量由3.5mL加大至32.4mL??刂葡到y由簡單參數設定發展到Optima MAX-XP的自帶計算、轉頭耗材數據庫、運行賬戶控制與運行數據管理、遠程運行監控和生物安全樣品離心功能。創新技術的運用使臺式超速離心機的應用對象、樣品處理能力躍上了新臺階。

           1986年,美國農業部與南達科他州立大學聯合研究項目團隊最早報道用TL-100超速離心機進行的實驗。在該項目中,實驗人員用TLV-100垂直轉頭在8-28%(w / v)蔗糖梯度液中2℃下100000rpm離心20分鐘對0.2mL大豆葉片組織中RuBP羧化酶粗提物的成功純化。

           截止至2023年8月31日,全球已刊發采用TL- 100開展的超速離心實驗論文達897篇??臄盗砍^Beckman其他任一超離型號相關刊文數(見表1。Optima TLX、Optima TL、Optima MAX和Optima MAX-E四款臺式機的資料因技術原因未計入)。

    表1  Beckman臺式超速離心機實驗應用公開刊文數量列表

    型號

    臺式超速離心機

    立式超速離心機

    TL-100

    Optima MAX-XP

    Optima MAX-TL

    Optima L-100XP

    Optima L-80XP

    Optima  XPN 100/90/80

    Optima XE 100/90

    刊文數

    897

    483

    105

    187

    89

    448

    307

           表1中統計數據似與現實觀感頗有出入:科研單位配備的大型落地超速離心機比比皆是,但寰宇之內的實驗公開發文看,小型臺式超離的使用報道頻次卻是遠高于大型立式機。這恰恰反映了一個事實,即臺式超離站在了科研實驗舞臺上那個舉足輕重的C位。

           真應了那句俗話:人不可貌相。

           TL-100成為爆款還與一項應用和一篇文章有莫大關系。

           2006年,法國居里研究所的C. Th′ery, S. Amigorena和G. Raposo聯合發表了著名的生物液體外泌體分離的操作流程——《Isolation and Characterization of Exosomes from Cell Culture Supernatants and Biological Fluids》。該文中列出了實驗所用超速離心機為LT-100。

            外泌體是直徑30 - 150nm小型細胞外囊泡群。通過差速分級離心將生物樣品溶液中細胞、細胞碎片、大型囊泡去除后,轉移至微量樣品管中,用超速離心方法將外泌體分離。LT-100超離單管樣品處理范圍0.2-3mL,既可用于外泌體沉淀,又能進行密度梯度分選,簡直就是為外泌體分離而生的。此后,隨著操作流程進一步流傳、外泌體研究應用迅速升溫,LT-100大受歡迎。據ISEV 2016年的問卷調查報告,全球81%的外泌體研究項目中在使用超速離心分離方法。2007年,隨著Optima MAX-XP臺式超速離心機于面世。LT-100形成的巨大流量被自然而然地輸入了Optima MAX-XP。
            與LT-100比,Optima MAX-XP配置的MLA-55(8×13.5mL)和MLA-50(6×32.4mL)兩個中大容量角轉頭,不僅助其在外泌體差速分離操作流程中前后再邁兩步,還在更多類型的研究對象中得以施展身手。
            阿拉斯加科技(
    www.bleubuffalo.com)服務團隊基于PubMed期刊數據庫(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/),以Optima MAX-XP做切入點,對與之有關的實驗應用刊文進行了系統整理,試圖厘清以下三個問題:1)Optima MAX-XP在哪些研究對象的實驗應用中卓有成效?2)Optima MAX-XP在科研實驗超速離心中常用的轉頭有哪些?3)在Optima MAX-XP的超速離心實驗方面存在什么問題?

     

    2、細胞外囊泡超速分離成為Optima MAX-XP臺式超速離心機科研應用的熱點

           2009年,由西班牙康普頓斯大學的生物與分子生物學系的研究人員最早發表了Optima MAX-XP實驗應用的報道。該研究將含有雞膜聯蛋白A5(chicken annexin A5, cA5)蛋白的單層PG:PC囊泡在Optima MAX-XP超速離心機中4℃下150000×g、離心1 h后,沉淀物和上清液分別采用SDS-PAGE方法檢測cA5與囊泡結合物存在情況,目的是了解人、雞膜聯蛋白A5(annexin A5)分子通過與囊泡結合后的橋聯作用誘導PG:PC囊泡聚集(vesicle aggregation)作用的差異及其結構機制。

           截止至2023.08.31,PubMed期刊數據庫收錄的使用Optima MAX-XP進行的超速離心實驗報道共483篇。其中,刊發于期刊2023年影響因子(數據來源:https://sci.justscience.cn/)6.0及以上者共189篇。

    表2 2018 – 2023年Optima MAX-XP有關高分期刊發文數量

    發文期刊

    2023期刊IFloid評分

    出版年份

    刊文數量

    Nature

    64.8001

    2018-2020

    3

    Cell

    64.5005

    2019/2023

    2

    Science

    56.9000

    2019

    1

    Cell Host Microbe

    30.3013

    2020

    1

    Nat Neurosci

    24.9995

    2019

    1

    Cell Mol Immunol

    24.1000

    2020

    1

    ACS Nano

    17.0997

    2020/2021

    2

    Nat Commun

    16.6000

    2018-2023

    28

    Neuron

    16.2000

    2021

    1

    J Extracell Vesicles

    16.0000

    2019-2023

    14

    Mol Cell

    16.0000

    2022/2023

    2

    J Clin Invest

    15.9000

    2020

    1

    Adv Sci (Weinh)

    15.1004

    2022-2023

    3

    Nat Chem Biol

    14.8000

    2022

    1

    Nat Protoc

    14.8000

    2020/2022

    2

    Sci Adv

    13.6000

    2018-2023

    6

    Theranostics

    12.4000

    2018-2020

    3

    Proc Natl Acad Sci U S A.

    11.1000

    2018-2022

    5

    J Nanobiotechnology

    10.2000

    2022

    2

           對189例用到Optima MAX-XP的超速離心實驗內容逐一核查和匯總發現,實驗具體對象大致可歸為細胞外囊泡、蛋白質及蛋白復合物、亞細胞組分、納米粒子制劑、脂質體和病毒類顆粒6大類。

           就應用范圍看,Optima MAX-XP臺式超離與大塊頭的立式超離Optima L-100/90/80XP、Optima XPN-100/90/80、Optima XE-100/ Optima XE-90基本重疊。

           在6個研究應用對象中,細胞外囊泡(32.3%)、蛋白類(27.7%)和亞細胞組分(23.6%)三個板塊占比超過80%(見圖1)。                                              

    Beckman Optima MAX-XP臺式超速離心機實驗應用熱點分布.jpg

            這一事實,使Optima MAX-XP臺式超速離心機儼然地成了細胞外囊泡超速分離的神器。

            因此,我們重點關注外泌體超速離心分離這一題材,探討Optima MAX-XP在這一應用范圍的基本規律、方法。

    (后續:Optima MAX-XP臺式超離在外泌體分離中的主要應用類型

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