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癌癥診斷和預后的新技術將推動精準醫學的實踐。液體活組織檢查被認為是這樣一項技術，因為它們是微創的，而且經常可以通過簡單的抽血進行。這些測試旨在檢測腫瘤定期進入血液的生物標記物，如游離DNA(cfDNA)、循環腫瘤細胞(CTCs)或包括外泌體在內的細胞外小泡(EVs)。盡管在生物標記物中CTCs可以獲得最多的信息，但是這些細胞在表型上是非常罕見和異質性的，這使得臨床上有意義的檢測和分析變得十分困難。相比之下，cfDNA由于其含量豐富，在血液中相對容易被檢測到，然而，它不能提供關于基因表達變化的動態信息。外泌體在大小、豐度和潛在的診斷信息方面位于這兩個更具探索性的生物標記物之間，代表了在血液中發現的一類新興的癌癥生物標記物。這些納米尺度的囊泡含有包裝在膜中的功能性mRNA，膜上帶有與它們起源的細胞相同的特征表面標記。此外，現有的文獻已經將外泌體的組成和釋放率與惡性腫瘤和轉移聯系起來，表明這些囊泡作為預后生物標志物的巨大潛力。

目前從血液中分離外泌體的金標準技術是超速離心，這是一種緩慢、難于使用且非特異性的技術。其他商業上可用的方法包括沉淀和基于尺寸的過濾技術，如ExoQuick和Exospin。然而，這些方法中的每一種都缺乏對腫瘤來源的外泌體的特異性。相反，基于免疫親和力的方法除了具有高靈敏度和更好的樣本保存性外，還可以提供這種選擇性。免疫親和技術使用外泌體或癌癥靶向抗體，通常位于磁珠的表面或進入微流控通道。然而，這些基于免疫親和力的方法完全依賴捕獲抗體的結合親和力，由于其靈敏度和特異性不足，尚未產生重大的臨床影響。作者通過多價免疫識別介導結合親和力的納米結構聚合物表面可以顯著提高外泌體免疫親和裝置的靈敏度和特異性。作者之前報道的CTCs液體活組織檢查裝置部分是基于涂覆了聚酰胺胺(PAMAM)樹枝狀大分子的表面，這種樹枝狀大分子有效地介導了多價結合效應，從而提高了CTCs的捕獲效率。這些靈活的、超支化的納米顆粒以兩種方式促進多價捕獲：高密度的官能團允許多個抗體附著到每個~9 nm樹枝狀大分子上；以及結構足夠變形，以適應結合結構域的重定向。然而，外泌體的直徑是CTCs的1/100。較小的尺寸需要開發一種新的捕獲表面，以實現這種納米尺度下基于多價結合的捕獲。

5月14日，Nano Letters在線發表了來自威斯康辛大學麥迪遜分校的Seungpyo Hong團隊設計的一種外泌體捕獲表面包含三層聚合物，旨在最大限度地減少非特異性結合，同時提供多價性和高度的抗體定位靈活性。首先，用部分羧化的第7代PAMAM樹枝狀大分子涂覆環氧官能化玻璃片。然后，將聚乙二醇(PEG)的混合物偶聯到樹枝狀大分子和任何剩余的環氧化物基團上。聚乙二醇混合物由分子量為5 kDa和20 kDa的異雙功能聚乙二醇(PEG)與另一層樹枝狀大分子偶聯，并且用2 kDa的甲氧基-聚乙二醇(MPEG)阻斷非特異性吸附。最后，將第二層羧化的PAMAM樹枝狀大分子覆蓋在系繩上，形成兩層樹枝狀大分子表面。下圖展示了a、單獨的PEG系鏈；b、作者之前捕獲CTCs(單層樹狀分子)的表面和；c、這里描述的雙層樹狀分子表面。

結果顯示，納米結構的雙層樹枝狀大分子的表面構型通過多價結合效應實現了對外泌體顯著增強的捕獲。與作者之前的CTCs捕獲表面相比，這項研究表明，第二層樹枝狀大分子在納米尺度上顯著提高了結合親和力，使其能夠高效地從細胞培養液和HNSCC患者的血液樣本中捕獲腫瘤外泌體，作者還通過使用原子力顯微鏡(AFM)定量測量了這種結合力。雖然這種捕獲表面還需要進一步的開發和優化才能在臨床上使用，但結果表明，樹枝狀大分子表面通過利用強大的結合親和力，可以極大地提高對血漿中外泌體和其他納米級生物標志物的檢測。液體活檢生物標志物的成功開發最終將為實現精確醫學做出貢獻。