肝细胞癌是常见的恶性肿瘤之一，早期诊断对于改善患者预后具有重要意义。液体活检因无创、便捷和可动态监测等优势，在肿瘤早筛和疾病评估中受到广泛关注。其中，外泌体携带来源细胞的蛋白质、核酸等分子信息，是肿瘤标志物筛选与检测的重要来源。尿液作为一种易获取的无创样本，在肝细胞癌相关检测中具有应用潜力，但存在样本背景复杂等问题，亟需发展快速、高效、高灵敏的尿液外泌体富集与检测方法。

图1 acDEP-ADSP芯片用于尿液外泌体富集与荧光检测的工作原理示意图

acDEP-ADSP芯片设计及制备

图2 ADSP功能化纳米纤维素膜的表征

该芯片采用基于压敏胶的层压方法组装而成。中间层由整合了微流道和铜电极的压敏胶基底构成，该基底与亚克力盖板和底座键合，每块板的尺寸均为2 cm × 2 cm，厚度为1 mm。微流控通道层包含入口（100 μm）和出口（50 μm）流道，两者的长度均为4.5 mm。两组三指梳状电极对称地布置在反应腔的两侧。检测腔宽1 mm、深100 μm，内置单层ADSP-NC膜。

图3 acDEP-ADSP芯片的功能表征

为评估ADSP修饰在芯片性能中的作用，研究人员将填充有ADSP-NC膜的芯片与填充有裸纳米纤维素的芯片进行了平行测试。在相同的检测条件下，ADSP-NC膜组产生的荧光信号明显强于裸纳米纤维素组（图3A），这表明ADSP功能化对外泌体的捕获有显著贡献。

此外，该研究还利用尿液样本和无外泌体的牛血清白蛋白溶液，对外泌体捕获的特异性进行了检测。如图3B所示，尿液组产生的荧光强度显著高于牛血清白蛋白对照组，二者差异具有统计学意义。

acDEP-ADSP芯片用于肝癌诊断的临床验证

为进一步评估所研发的acDEP-ADSP芯片作为临床无创工具的临床可行性和诊断性能，研究人员利用20名肝细胞癌患者、15名无病志愿者以及非癌性肝病组（包括10名脂肪肝患者和10名肝炎患者）的尿液样本开展了一项初步研究。

实验结果表明，该平台能够实现尿液外泌体的快速富集与高灵敏检测，检测限可达6 exosomes/μL，仅需52 μL尿液样本即可完成检测分析。

图4 尿液外泌体标志物检测用于肝细胞癌样本区分

如图4所示，通用外泌体标志物CD9在所有组别中均产生了可检测的荧光信号，表明成功从尿液中捕获了外泌体。肝细胞癌组、健康对照组、脂肪肝组和肝炎组之间CD9的分布情况相近，这说明CD9主要反映的是外泌体的存在及捕获效率，而非肝细胞癌特异性的分子变化。

相比之下，OLFM4的信号在两组间呈现出明显的分布模式：肝细胞癌组中检测到强烈的荧光信号，而健康对照组和非癌性肝病组的信号则弱得多。该结果表明，与主要反映外泌体存在及捕获效率的CD9不同，与OLFM4相关的荧光更可能代表尿液外泌体中疾病相关的分子富集，而非仅由外泌体捕获产生的非特异性荧光。

随后使用合适的分布检验进行了统计分析。尽管存在个体间差异，但CD9荧光强度大致呈对数正态分布，经对数正态Welch检验，两组间无显著差异。OLFM4不满足正态分布假设，经Mann-Whitney检验，肝癌组与对照组的OLFM4表达也存在显著差异。通过热图可视化展示了CD9与OLFM4荧光信号的样本水平分布模式，进一步证实了肝癌样本中OLFM4的表达特征存在差异。

结论

该研究开发了一种结合acDEP技术的微流控平台，平台集成了ADSP功能化膜，可实现尿液外泌体的快速富集以及肝癌相关生物标志物的灵敏检测。在优化条件下，该平台能在9分钟内从仅52 μL尿液中高效捕获外泌体，整个检测流程总时长为100分钟，检测限低至6 exosomes/μL，且展现出良好的重现性。

临床分析进一步表明，尿液中OLFM4的水平能有效区分肝癌患者与非癌症对照人群，凸显了其在癌症无创诊断中的应用潜力。

总结而言，该方法能够有效区分肝细胞癌样本与对照样本，为临床大队列样本中疾病标志物筛选提供了新的技术方案，也为基于外泌体的液体活检研究提供了方法参考。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.bios.2026.119044