植物外泌体因优良特性在诊疗领域潜力大。当前，前沿研究聚焦中药来源外泌体，如人参外泌体（Gexos）含多种活性成分，具抗炎、促组织修复等作用。MicroRNA（miRNA）作为Gexos中关键生物活性分子在调节细胞功能和促进组织修复方面发挥重要作用。目前商用外泌体样纳米颗粒（GENs）的制备多经过组织破碎提取，含细胞碎片。因此Gexos及GENs需质量评估，但传统方法难以有效精准定量植物外泌体中关键miRNAs，因此急需开发新技术实现对关键miRNA的高效检测，为人参源外泌体质量评估提供方法。
近日，吉林大学化学学院马强教授课题组在Analytical Chemistry杂志上发表题为“Novel Copper Superparticle-Based Bragg Scattering Coupling Luminescence Strategy for Detection of Ginseng Exosomal miRNA”的研究论文(10.1021/acs.analchem.5c03381)。该工作以配体介导自组装策略构建的铜超粒子作为电化学发光（ECL）发射极，结合 MIL-96基光子晶体构建 Bragg 散射耦合 ECL（BSC-ECL）生物传感器，实现对人参来源外泌体miRNA396a-3p的检测，为人参产业链中人参来源外泌体的质量评估提供有效技术手段。论文第一作者为硕士研究生吕健慧，通讯作者为马强教授。
图1. 基于BSC-ECL 策略用于人参外泌体中 miRNA 检测示意图
该研究以人参来源外泌体（包括 Gexos 和 GENs）为研究对象，设计了新型 BSC-ECL 传感体系（见图1）。以MIL-96为结构单元，通过自组装技术构建光子晶体，其周期性介电结构可通过布拉格散射增强铜超粒子的 ECL 信号，实现对miRNA-396a-3p的定量检测。miR396a-3p在人参组织中呈显著高表达，它可以通过人参外泌体转移到骨髓间充质干细胞中。此外，miR396a-3p在诱导神经分化过程中表达水平较高。因此，miR396a-3p是评价人参外泌体生物活性的关键指标。
图2. BSC-ECL 传感器的构建及性能
研究分别通过组织破碎法和组织浸法提取GENs和Gexos。BSC-ECL检测结果显示（见图2），GENs粒径范围 26-630nm（尺寸众数214nm），浓度 4.86×107颗粒/g；Gexos 粒径范围 17-452 nm（尺寸众数165nm），浓度 5.19×106颗粒/g。表1呈现了人参主根与须根中GENs和Gexos内的miRNA的检测结果及回收率情况。从表格数据来看，主根中miRNA的含量整体高于须根。经过计算，GENs单位颗粒 miRNA 载量 614 拷贝/颗粒，Gexos单位颗粒 miRNA 载量854 拷贝/颗粒。可见GENs中miRNA396a-3p平均浓度高于Gexos，但单位颗粒 miRNA 载量低于Gexos。对比可知，组织破碎法所得GENs产量更高、粒径更大且分布更广，但容易导致miRNA泄漏至细胞外，稀释了GENs 中 miRNA 浓度，而组织浸润法能更好保留Gexos天然结构完整性，使miRNA富集度更高。
表1. 人参外泌体检测结果
| Ginseng | From ginseng tissues | Sample | Original （nM） | Add （nM） | Final （nM） | Recovery（%） |
| GENs | Main root | 1 | 4.06 | 5.00 | 9.77 | 114 |
| 2 | 1.15 | 1.00 | 2.12 | 97.0 | ||
| 3 | 14.1 | 10.0 | 24.1 | 101 | ||
| Fibrous root | 4 | 1.19 | 1.00 | 2.25 | 106 | |
| 5 | 1.38 | 1.00 | 2.29 | 90.8 | ||
| 6 | 5.12 | 5.00 | 10.1 | 99.8 | ||
| Gexos | Main root | 1 | 0.646 | 0.500 | 1.20 | 112 |
| 2 | — | 1.00 | 1.02 | 98.2 | ||
| 3 | — | 1.00 | 1.19 | 118 | ||
| Fibrous root | 4 | 4.05 | 5.00 | 8.38 | 86.7 | |
| 5 | — | 1.00 | 0.872 | 82.3 | ||
| 6 | 0.282 | 0.500 | 0.805 | 105 |
总之，该研究构建的基于铜超粒子的BSC-ECL 生物传感器，通过配体介导自组装优化纳米探针发光性能，结合光子晶体布拉格散射耦合效应增强信号，实现了人参外泌体中重要的 miRNA 的高灵敏、高特异性检测。该研究不仅揭示了不同提取方法对人参外泌体特性及miRNA 含量的影响，也为植物来源细胞外囊泡的质量评估提供了创新技术方案，为中药外泌体研究及相关产业应用奠定了重要基础。为人参产业链中外泌体质量评估（如不同提取工艺、组织部位的外泌体差异）提供了有效工具，同时为植物外泌体中关键生物活性分子（miRNA）的检测开辟了新路径，在人参质量控制、产品开发及植物生物分析领域具有重要应用潜力。
参考文献：
Novel Copper Superparticle-Based Bragg Scattering Coupling Luminescence Strategy for Detection of Ginseng Exosomal miRNA, Analytical Chemistry, 10.1021/acs.analchem.5c03381.
