Акустическое обогащение обнаружило 63 кластера клеток, содержащих циркулирующие опухолевые клетки (CTC), у 9 из 12 мужчин с метастатическим раком предстательной железы, тогда как система сравнения CellSearch не выявила ни одного кластера в крови тех же пациентов (Magnusson и др., Analytical Chemistry 2024). Тот же набор методов на основе звука удалил более 99,999% клеток крови перед выделением экзосом с чистотой 98,4% (Wu и др., PNAS 2017), а метод акустического захвата 2024 года показал выход внеклеточных везикул 93% за 1 минуту против 50% за 480 минут при ультрацентрифугировании (Rufo и др., Microsystems and Nanoengineering 2024). Скорость остаётся открытым вопросом: самые быстрые акустические сортировщики, о которых сообщается здесь, работают на уровне нескольких тысяч событий в секунду, ниже коммерческого FACS (см. раздел 7). Мы свели данные из Nature Methods, PNAS, Analytical Chemistry, Lab on a Chip, Science Advances, Scientific Reports, Cytotherapy, Clinical Chemistry and Laboratory Medicine и обзорных статей, индексируемых в Europe PMC, с более узким фокусом на сортировке клеток в текущих микроканалах, чем наш обзор акустической левитации и ультразвуковых манипуляций с частицами.
Замечание о терминах, используемых далее: «акустические пинцеты» - это устройства, которые с помощью звуковых волн толкают, захватывают или сортируют клетки и частицы без прикосновения. «Чистота» - это доля целевого типа клеток в собранном материале; «извлечение» (или выход) - это доля целевых клеток из исходного образца, которая оказывается на выходе. Хорошему устройству нужны оба показателя.
Кратко (TL;DR)
- Акустическая сортировка капель с активацией по оптическому поглощению достигла 1 кГц (1 000 капель в секунду) при извлечении 98,5% и чистоте 99,9% (Richter и др., Lab on a Chip 2022).
- Чип на поверхностной акустической волне с наклонным углом обработал образцы циркулирующих опухолевых клеток при 7,5 мл/ч против примерно 1,2 мл/ч в более ранних работах (Wu и др., Small 2018).
- Акустическая промывка вернула 99% эритроцитов и удалила 99% и более альбумина при двухступенчатой циклической промывке (Sugier и др., Cytotherapy 2023).
- Акустофоретическое разделение плазмы оставило в плазме менее 0,01% клеток, при отличиях по аналитам от центрифугированной плазмы от 0,84% до 10,50% (Nath и др., Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025).
- Жизнеспособность клеток HeLa составила 90,4% при включённом акустическом поле против 91,5% при выключенном (Li и др., PNAS 2015).
- Акустическое обогащение обнаружило 63 кластера с CTC у 9 из 12 пациентов с раком предстательной железы; CellSearch не нашёл ни одного (Magnusson и др., Analytical Chemistry 2024).
- Интегрированный акустический чип удалил более 99,999% клеток крови и выделил экзосомы с чистотой 98,4% и извлечением 82,4% (Wu и др., PNAS 2017).
- Массивы колеблющихся микропузырьков выделили экзосомы с чистотой 93% из неразбавленной цельной крови мыши примерно за 3 минуты против около 16 часов у традиционных методов (Li и др., Science Advances 2025).
- Акустические пинцеты используют 0,01-10 Вт/cm2 против 1 000 000-10 000 000 Вт/cm2 у оптических пинцетов (Ozcelik и др., Nature Methods 2018).
- Акустический сортировщик на основе изображений достиг до 400 клеток в секунду при чистоте более 92% и жизнеспособности более 90% (Nawaz и др., Lab on a Chip 2023).
- Сортировка на FACS повысила отношение окисленного глутатиона к восстановленному почти в 7 раз в отсортированных клетках (Llufrio и др., Redox Biology 2018).
1. Производительность: объёмные волны, поверхностные волны и разрыв по скорости потока
Область акустофлюидики делится на два семейства устройств, и это разделение проявляется прежде всего в производительности. Устройства на объёмных акустических волнах (BAW) заставляют вибрировать весь канал, создавая в нём стоячую волну; устройства на поверхностных акустических волнах (SAW) посылают волны вдоль поверхности пьезоэлектрического чипа, что даёт более тонкий контроль при меньших объёмах. Устройства BAW достигают около 10 мл/min, тогда как устройства SAW обрабатывают менее 1 мл/min (Ozcelik и др., Nature Methods 2018). Большинство результатов по точности в этом обзоре получено на чипах SAW; большинство результатов по объёму - на BAW.
Практическим ориентиром служит пробирка с кровью. Чип на стоячей SAW с наклонным углом обработал 7,5 мл крови пациента при 7,5 мл/ч, что составляет примерно один час на стандартную пробирку (7,5 мл / 7,5 мл/ч = 1 ч), и авторы описывают это как улучшение до семи раз по сравнению с примерно 1,2 мл/ч у предыдущей конструкции (Wu и др., Small 2018). Клиническая обработка крови задаёт гораздо более высокую планку: афереза требует 30-80 мл/min (Hossein и Angeli, Biophysical Reviews 2023), или 1 800-4 800 мл/ч, что в 240-640 раз больше, чем у чипа на 7,5 мл/ч.
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Типичная производительность, устройства на объёмных акустических волнах (BAW) и устройства на поверхностных акустических волнах (SAW) | Около 10 мл/min против менее 1 мл/min | Ozcelik и др., Nature Methods 2018 |
| Диапазон скорости потока акустического промывателя клеток AcouWash 2 (поток нестабилен при 900 мкл/мин) | 100-900 мкл/мин | Adler и др., Scientific Reports 2025 |
| Производительность разделения опухолевых клеток, чип SAW с наклонным углом, конструкция 2018 года и более ранняя конструкция | 7,5 мл/ч против около 1,2 мл/ч | Wu и др., Small 2018 |
| Акустическая промывка клеток, скорость входного потока | 45 мл/ч | Sugier и др., Cytotherapy 2023 |
| Отделение клеток нейробластомы от продуктов из стволовых клеток, клеточная производительность | 100 000 клеток/мин | Olm и др., Scientific Reports 2019 |
| Необходимая скорость потока для клинического афереза (сбор компонентов крови) | 30-80 мл/min | Hossein и Angeli, Biophysical Reviews 2023 (со ссылкой на Zhou и Papautsky 2020) |
Примечание о контексте: несколько ориентиров по производительности в этом разделе относятся к периоду до 2023 года; показатель SAW с наклонным углом 2018 года - самые свежие доступные данные для этого класса устройств. Обзор 2025 года в Analytical Chemistry по этой области (Godary и др.) приводит одно акустофлюидное устройство, работающее при 3-520 мкл/мин (Mendis и др.), что всё ещё намного ниже требований афереза.
2. Чистота и извлечение при разделении: компоненты крови и промывка клеток
Акустическое разделение работает потому, что клетки различаются по размеру, плотности и сжимаемости, а акустическая радиационная сила соответственно толкает их к узлам давления или от них. Многолетние результаты по компонентам крови убедительны: акустическое разделение тромбоцитов и эритроцитов достигло извлечения тромбоцитов 99% (Petersson 2007, цитируется в Wu и др., Microsystems and Nanoengineering 2019). Новые данные касаются того, сохраняется ли эта точность в реальном производстве и клинических процессах.
Два недавних исследования говорят, что да, но с компромиссами. Система промывки клеток для производства клеточной терапии удалила до 90% альбумина за один проход при извлечении 99% эритроцитов, а двухступенчатый цикл довёл удаление альбумина до 99% и более при извлечении 99%; промытые стромальные клетки, полученные из жировой ткани, показали лишь два дифференциально экспрессирующихся гена (Sugier и др., Cytotherapy 2023). Встроенный сепаратор плазмы, предназначенный для уменьшения кровопотери у недоношенных детей, оставил в плазме менее 0,01% клеток, но всё же больше остаточных клеток, чем центрифугирование (медиана 642 против 205 на µL) (Nath и др., Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025).
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Эффективность разделения мононуклеарных клеток периферической крови (лимфоцитов и моноцитов) при скорости до 20 мкл/мин | 85% | Godary и др., обзор в Analytical Chemistry 2025 (со ссылкой на Alsved и др.) |
| Обогащение лимфоцитов и моноцитов из цельной крови (кратность увеличения) и извлечение | в 2 800 раз; 88% | Wu и др., обзор в Microsystems and Nanoengineering 2019 (со ссылкой на Urbansky и др.) |
| Удаление альбумина при извлечении эритроцитов, один проход акустической промывки | До 90% удаления; извлечение 99% | Sugier и др., Cytotherapy 2023 |
| Удаление альбумина при извлечении клеток, двухступенчатая циклическая промывка | 99% и более удаления; извлечение 99% | Sugier и др., Cytotherapy 2023 |
| Дифференциально экспрессирующиеся гены в стромальных клетках после циклической промывки по сравнению с исходным образцом | 2 гена (HES4 и MIR-3648-1) | Sugier и др., Cytotherapy 2023 |
| Клетки, оставшиеся в плазме после акустофоретического разделения | Менее 0,01% | Nath и др., Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025 |
| Медианное число тромбоцитов на µL в плазме, акустофорез и центрифугирование | 20 477 против 1 537 | Nath и др., Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025 |
| Различие результатов клинической химии, плазма после акустофореза и центрифугированная плазма (12 тестов) | 0,84% (натрий, 95% ДИ 0,48-1,19) - 10,50% (AST, 95% ДИ 5,02-15,99) | Nath и др., Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025 |
Примечание о выбросах: исследование Nath также обнаружило меньше внеклеточного гемоглобина в плазме, разделённой акустически (диапазон 0,0-0,2 g/L), чем в центрифугированной плазме (0,1-0,3 g/L), что согласуется с меньшим разрушением эритроцитов (гемолизом), тогда как перенос тромбоцитов в плазму оказался явным слабым местом.
3. Жизнеспособность клеток после акустического воздействия
Жизнеспособность - это то, где акустические методы приводят самый сильный довод. Для разных конструкций сортировщиков, частот и типов клеток жизнеспособность после сортировки в рассмотренных здесь работах составляет примерно от 90% до 99%, а контролируемые сравнения не показывают значимой потери по сравнению с необлучёнными клетками. В исследовании разделения опухолевых клеток жизнеспособность составила 90,4 ± 4,7% при включённом акустическом поле и 91,5 ± 7,6% при выключенном (Li и др., PNAS 2015).
Более тщательные испытания смотрят дальше выживаемости. В исследовании 2013 года микроглию пропускали через поле 1,94 МГц при напряжении до 20 Vpp (вольт от пика до пика, мера управляющего напряжения) и не нашли значимых изменений в гибели клеток, апоптозе, функции митохондрий и воспалительном ответе; клетки проводили в акустическом поле около 1 секунды (Burguillos и др., PLoS One 2013). Эритроциты, удерживаемые в акустическом устройстве до 30 минут, не показали изменений жизнеспособности (Ozcelik и др., Nature Methods 2018). Самые свежие доступные данные для основополагающей работы по биосовместимости: Burguillos и др., 2013.
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Жизнеспособность клеток HeLa, акустическое поле включено и выключено | 90,4 ± 4,7% против 91,5 ± 7,6% | Li и др., PNAS 2015 |
| Гибель клеток микроглии, необработанный контроль и акустическая обработка при 20 Vpp | 9,7 ± 5,7% против 11,6 ± 6,9% (значимой разницы нет) | Burguillos и др., PLoS One 2013 |
| Жизнеспособность после сортировки, акустофлюидный сортировщик с активацией по флуоресценции (клетки HeLa) | 99,18% | Nawaz и др., Analytical Chemistry 2015 |
| Нормализованная жизнеспособность, акустический флуоресцентный сортировщик на стоячей волне, относительно неотсортированных клеток | 94,9 ± 2,0% | Ren и др., Small 2018 |
| Жизнеспособность после сортировки, акустический сортировщик капель с фокусирующими преобразователями | 93,5% | Zhong и др., Small 2021 |
| Погибшие клетки после двухступенчатого акустического разделения опухолевых клеток и контроль, инкубированный на льду | 3,2% против 8,2% | Undvall Anand и др., Analytical Chemistry 2021 |
| Некротические клетки после акустической промывки и промывки в центрифуге (радиомеченые мышиные T-лимфобласты) | 7% ± 2% против 12% ± 3% (P = 0,0093) | Adler и др., Scientific Reports 2025 |
| Пролиферация T-клеток на 6-й день, отсортированные акустически и неотсортированные | 89,8 ± 5,0% против 86,7 ± 4,3% (значимой разницы нет) | Olm и др., Scientific Reports 2019 |
Примечание о контексте: бережность не бесплатна. То же исследование 2025 года показало среднее извлечение клеток 22% ± 10% при акустической промывке против 55% ± 2% при центрифугировании (P = 0,06, n = 5), так что щадящий для клеток метод терял больше клеток (Adler и др., Scientific Reports 2025).
4. Выделение циркулирующих опухолевых клеток (CTC) из крови
Циркулирующие опухолевые клетки - это раковые клетки, попавшие в кровоток, и они редки: обычно от 1 до 100 клеток на mL крови, затерянных среди миллионов лейкоцитов (Li и др., PNAS 2015). Акустическое разделение безметочное, то есть не зависит от антитела, связывающегося с поверхностным маркером, поэтому в принципе может улавливать опухолевые клетки, которые пропускают тесты на основе маркеров. Исследование с пациентами 2024 года - самое сильное доказательство этого в данном обзоре: акустическое обогащение обнаружило 63 кластера клеток, содержащих CTC, у 9 из 12 пациентов с метастатическим раком предстательной железы и выявило больше CTC, чем CellSearch, у всех 10 пациентов, у которых были проведены оба метода (Magnusson и др., Analytical Chemistry 2024).
Ограничения тоже видны. CTC у пациентов имели диаметр от 7 до 28 мкм, поэтому самые мелкие опухолевые клетки перекрываются по размеру с лейкоцитами и могут быть потеряны, а когорта состояла всего из 12 пациентов. Чистота остаётся самой трудной частью: двухступенчатый метод BAW обеспечил снижение числа лейкоцитов в 459 ± 188 раз, но извлёк 42% жизнеспособных раковых клеток (Undvall Anand и др., Analytical Chemistry 2021). Сведения о методах жидкостной биопсии здесь носят технический характер, а не являются клиническими рекомендациями.
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Извлечение добавленных в образец раковых клеток, SAW с наклонным углом (удаление лейкоцитов около 90%) | Более 83% (83-96%) | Li и др., PNAS 2015 |
| CTC, найденные в крови пациентов с метастатическим раком молочной железы, первые два пациента (по 2 мл) | 59 и 8 | Li и др., PNAS 2015 |
| Извлечение добавленных в образец раковых клеток при 7,5 мл/ч | Более 86% | Wu и др., Small 2018 |
| Число CTC у 5 пациентов с кастрационно-резистентным раком предстательной железы | 0,93-400 на mL | Wu и др., Small 2018 |
| Извлечение и чистота, акустофорез добавленных клеток рака предстательной железы при 70 мкл/мин | 72,5-93,9% извлечения; 79,6-99,7% чистоты | Wu и др., обзор в Microsystems and Nanoengineering 2019 (со ссылкой на Augustsson 2012) |
| Пациенты с числом CTC выше порога здорового контроля (13,8 клетки на 6 мл) | 7 из 12 | Magnusson и др., Analytical Chemistry 2024 |
| Обнаруженные кластеры с CTC, акустическое обогащение и CellSearch | 63 кластера у 9 из 12 пациентов против ни одного | Magnusson и др., Analytical Chemistry 2024 |
| Снижение числа лейкоцитов и извлечение жизнеспособных раковых клеток, двухступенчатый BAW (10 000 добавленных клеток) | в 459 ± 188 раз; 42% | Undvall Anand и др., Analytical Chemistry 2021 |
Примечание о выбросах: медианный диаметр CTC в когорте с раком предстательной железы 2018 года составил 16,5 мкм против 11,8 ± 0,54 мкм у лейкоцитов (Wu и др., Small 2018), а в упомянутом выше исследовании с пациентами 2024 года сообщалась медиана 17,0 мкм. Акустическая сортировка по размеру опирается именно на эту разницу.
5. Разделение экзосом и внеклеточных везикул
Экзосомы - это везикулы нанометрового масштаба (примерно 30-150 нм), выделяемые клетками и несущие белки и РНК; их трудно выделять, потому что они в тысячи раз меньше клеток крови. Традиционный эталон, ультрацентрифугирование, медленный и приводит к потерям: Таблица 1 обзора 2023 года указывает для него выход 5-50% и чистоту 23-70% против выхода около 82% и чистоты 98% у акустофлюидики (Hossein и Angeli, Biophysical Reviews 2023). Интегрированный акустический чип, стоящий за этой цифрой, удалил более 99,999% клеток крови и обработал 100 µL цельной крови примерно за 25 минут (Wu и др., PNAS 2017).
Работы 2024-2025 годов смещают акцент с чистоты на скорость и размер образца. Один метод с акустическим диском сообщил о времени 30 минут от образца до ответа при 10 µL крови, с выходом 86% и повышением чистоты в 120 раз (Naquin и др., Science Advances 2024). Конструкция 2025 года, которую её авторы называют метаматериалом (та же идея искусственно созданных структур, о которой говорится в нашем обзоре акустических метаматериалов), собранная из 46 750 колеблющихся микропузырьков, выделила экзосомы с чистотой 93% из неразбавленной крови мыши примерно за 3 минуты на чипе стоимостью менее 1 доллара США (Li и др., Science Advances 2025).
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Доля удаления клеток крови, интегрированный акустофлюидный чип для экзосом | Более 99,999% | Wu и др., PNAS 2017 |
| Чистота и извлечение экзосом из цельной крови (частицы менее 140 нм) | Чистота 98,4%; извлечение 82,4% | Wu и др., PNAS 2017 |
| Выход и чистота экзосом, ультрацентрифугирование (диапазон по литературе) | Выход 5-50%; чистота 23-70% | Hossein и Angeli, Biophysical Reviews 2023 |
| Выход и чистота экзосом, набор для осаждения ExoQuick (диапазон по литературе) | Выход 40-80%; чистота 28-87% | Hossein и Angeli, Biophysical Reviews 2023 |
| Выход внеклеточных везикул и время обработки, акустический захват FLOAT и ультрацентрифугирование (моча) | 93% против 50%; 1 мин против 480 мин | Rufo и др., Microsystems and Nanoengineering 2024 |
| Выход экзосом и повышение чистоты, акустический диск ASCENDx | Выход 86%; повышение чистоты в 120 раз | Naquin и др., Science Advances 2024 |
| Чистота экзосом и время обработки, массивы колеблющихся микропузырьков и традиционные методы | 93% за около 3 мин против около 16 часов | Li и др., Science Advances 2025 |
| Выход везикул, стоячий нанофильтр SAW для везикул менее 200 нм | Около 90% | Lan и др., обзор в Advanced Science 2025 (со ссылкой на Lee и др. 2015) |
Примечание о контексте: диагностические результаты, связанные с этими методами, получены на небольших выборках. ASCENDx показал чувствительность 95,8% и специфичность 100% при классификации образцов рака и здоровых образцов, но по спектрам небольшой группы пациентов (Naquin и др., Science Advances 2024), а в исследовании с микропузырьками использовалась только кровь мыши.
6. Рабочие частоты, мощность и силы
Акустические пинцеты занимают мягкий уголок физики. Они применяют 0,01-10 Вт/cm2 акустической мощности против 1 000 000-10 000 000 Вт/cm2 у оптических пинцетов на частотах от 1 кГц до 500 МГц (Ozcelik и др., Nature Methods 2018). Авторы сравнивают это с диагностическим ультразвуком на 2-18 МГц и менее 1 Вт/cm2; терапевтический ультразвук - совершенно иной режим, о чём говорит наша статистика абляции опухолей с помощью HIFU. Задействованные силы крошечные: акустические радиационные силы, действующие на эритроциты, составляют примерно 2 pN.
Частота задаёт масштаб управления. Устройства SAW, применяемые в клеточной биологии, обычно работают на 10-400 МГц, с длинами стоячих волн 10-400 мкм, соответствующими размерам клеток (He и др., Science Advances 2025). Значения мощности ниже часто приводятся в dBm, логарифмической единице, в которой 24 дБм составляют около 251 мВт, а 33 дБм около 2 Вт. Конструкция преобразователя важна не меньше частоты: сортировщик капель с фокусирующим преобразователем работает при напряжении ниже 20 Vpp, тогда как другим сортировщикам, как описано, нужно более 200 Vpp (Zhong и др., Small 2021). О рынке оборудования, стоящем за этими компонентами, см. нашу статистику рынка ультразвуковых преобразователей.
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Типичный диапазон рабочих частот, устройства BAW и SAW | 100 кГц-10 МГц и 1 МГц-1 ГГц | Wu и др., обзор в Microsystems and Nanoengineering 2019 |
| Входная мощность, акустические пинцеты и оптические пинцеты | 0,01-10 Вт/cm2 против 1 000 000-10 000 000 Вт/cm2 | Ozcelik и др., Nature Methods 2018 |
| Управляющее напряжение, акустический сортировщик капель с фокусирующим преобразователем и другие сортировщики | Ниже 20 Vpp против более 200 Vpp | Zhong и др., Small 2021 |
| Диапазон частот SAW в клеточной биологии и соответствующая длина волны | 10-400 МГц; 10-400 мкм | He и др., Science Advances 2025 |
| Обогащение CTC рака предстательной железы на BAW, поля предварительной фокусировки и разделения | Около 5 МГц и около 2 МГц | Magnusson и др., Analytical Chemistry 2024 |
| Разделение CTC на SAW с наклонным углом, частота и мощность | 19,573 МГц; 37-38 дБм | Li и др., PNAS 2015 |
| Сортировщик на основе изображений с фокусированной бегущей SAW, частота и мощность и более ранняя конструкция со стоячей SAW | 135 МГц; около 1,9 Вт против около 3,8 Вт | Nawaz и др., Lab on a Chip 2023 |
| Сортировщик капель с активацией по оптическому поглощению, частота SAW и мощность | 162 МГц; 251 мВт (24 дБм) | Richter и др., Lab on a Chip 2022 |
Примечание о контексте: обычное ограничение - нагрев. В исследовании Burguillos сообщалось, что 25 Vpp превысили температурный предел 37 C, а массив микропузырьков 2025 года показал повышение температуры всего на 1,92 C (Li и др., Science Advances 2025).
7. Акустические сортировщики и FACS и другие методы
Сортировка клеток с активацией флуоресценцией (FACS) - эталонный прибор для сортировки клеток по флуоресцентным меткам, и по чистой скорости он по-прежнему впереди. Коммерческий FACS превышает 10 000 частиц в секунду, тогда как первая полностью акустическая система FACS сортировала 150 частиц в секунду (Wu и др., обзор в Microsystems and Nanoengineering 2019). Конструкции SAW с тех пор сократили большую часть разрыва: акустический сортировщик на стоячей волне сохранял чистоту выше 90% при 2 500 событий в секунду, что его авторы по-прежнему описывают как примерно на порядок медленнее коммерческого FACS (Ren и др., Small 2018).
Довод в пользу акустики касается того, что происходит с клетками, а не скорости. В астроцитах, отсортированных на FACS (давление обжимающей жидкости 45 psi), отношение окисленного глутатиона к восстановленному выросло почти в 7 раз, активные формы кислорода выросли примерно на 50%, а отношение ADP/ATP более чем в 4 раза (Llufrio и др., Redox Biology 2018). Это исследование не проверяло акустическую сортировку, поэтому оно служит ориентиром стресса от FACS, а не результатом прямого сравнения. Новые акустические конструкции добавляют возможности, которых нет у FACS, например решения на основе изображений (Nawaz и др., Lab on a Chip 2023) и сортировку капель на частотах в kHz (Richter и др., Lab on a Chip 2022).
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Производительность, коммерческий FACS и первая полностью акустическая (BAW) система FACS | Более 10 000 против 150 частиц/с | Wu и др., обзор в Microsystems and Nanoengineering 2019 |
| Производительность и чистота, акустофлюидный сортировщик с активацией по флуоресценции (клетки HeLa) | Около 1 200 событий/с; 92,3 ± 3,39% | Nawaz и др., Analytical Chemistry 2015 |
| Производительность, при которой чистота остаётся выше 90%, акустический флуоресцентный сортировщик на стоячей волне | 2 500 событий/с | Ren и др., Small 2018 |
| Теоретический максимум скорости сортировки при времени акустического отклонения 100 мкс | 10 000 событий/с | Ren и др., Small 2018 |
| Скорость и чистота акустической сортировки на основе изображений | До 400 клеток/с; более 92% | Nawaz и др., Lab on a Chip 2023 |
| Производительность и чистота акустического сортировщика капель (капли с клетками, 14,8% до сортировки) | Более 1 000 событий/с; до 99,2% | Zhong и др., Small 2021 |
| Скорость, извлечение и чистота акустической сортировки капель с активацией по оптическому поглощению | 1 кГц; извлечение 98,5%; чистота 99,9% | Richter и др., Lab on a Chip 2022 |
| Отношение окисленного глутатиона к восстановленному в клетках, отсортированных на FACS, и в быстро обработанных клетках | Почти в 7 раз выше | Llufrio и др., Redox Biology 2018 |
Примечание о контексте: сравнения скорости смешивают сортировку с метками и без меток, а также микросферы и клетки. Упомянутый выше сортировщик на стоячей волне 2018 года - самые свежие доступные данные для прямого сравнения производительности акустики и FACS. Обзор 2025 года в Analytical Chemistry (Godary и др.) сообщает о сортировщике капель на 1 000 капель/с и о сортировке кластеров бета-клеток, полученных из стволовых клеток, со скоростью до 0,2 кластера/с, что показывает, насколько производительность зависит от сортируемого объекта.
Итоги: акустические пинцеты и акустофлюидная сортировка клеток в цифрах
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Кластеры с CTC, акустическое обогащение и CellSearch (12 пациентов с раком предстательной железы) | 63 у 9 из 12 пациентов против ни одного | Magnusson и др., Analytical Chemistry 2024 |
| Снижение числа лейкоцитов и извлечение жизнеспособных раковых клеток, двухступенчатое разделение на BAW | в 459 ± 188 раз; 42% | Undvall Anand и др., Analytical Chemistry 2021 |
| Скорость и чистота акустической сортировки капель с активацией по оптическому поглощению | 1 кГц; 99,9% | Richter и др., Lab on a Chip 2022 |
| Производительность разделения опухолевых клеток, чип SAW с наклонным углом | 7,5 мл/ч | Wu и др., Small 2018 |
| Необходимая скорость потока для клинического афереза | 30-80 мл/min | Hossein и Angeli, Biophysical Reviews 2023 |
| Удаление альбумина при извлечении клеток, двухступенчатая акустическая промывка | 99% и более; 99% | Sugier и др., Cytotherapy 2023 |
| Клетки, оставшиеся в плазме после акустофоретического разделения | Менее 0,01% | Nath и др., Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025 |
| Жизнеспособность клеток HeLa, акустическое поле включено и выключено | 90,4% против 91,5% | Li и др., PNAS 2015 |
| Жизнеспособность после сортировки, акустофлюидный флуоресцентный сортировщик | 99,18% | Nawaz и др., Analytical Chemistry 2015 |
| Некротические клетки, акустическая промывка и промывка в центрифуге | 7% против 12% | Adler и др., Scientific Reports 2025 |
| Извлечение клеток, акустическая промывка и промывка в центрифуге | 22% против 55% | Adler и др., Scientific Reports 2025 |
| Удаление клеток крови перед выделением экзосом | Более 99,999% | Wu и др., PNAS 2017 |
| Чистота и извлечение экзосом, акустофлюидный чип | 98,4%; 82,4% | Wu и др., PNAS 2017 |
| Выход экзосом, ультрацентрифугирование (диапазон по литературе) | 5-50% | Hossein и Angeli, Biophysical Reviews 2023 |
| Выход внеклеточных везикул и время, FLOAT и ультрацентрифугирование | 93% за 1 мин против 50% за 480 мин | Rufo и др., Microsystems and Nanoengineering 2024 |
| Чистота экзосом и время, массивы колеблющихся микропузырьков | 93% за около 3 мин | Li и др., Science Advances 2025 |
| Входная мощность, акустические и оптические пинцеты | 0,01-10 против 1 000 000-10 000 000 Вт/cm2 | Ozcelik и др., Nature Methods 2018 |
| Производительность акустического сортировщика при чистоте выше 90% | 2 500 событий/с | Ren и др., Small 2018 |
| Скорость акустической сортировки на основе изображений | До 400 клеток/с | Nawaz и др., Lab on a Chip 2023 |
| Отношение окисленного глутатиона к восстановленному, клетки, отсортированные на FACS, и быстро обработанные клетки | Почти в 7 раз выше | Llufrio и др., Redox Biology 2018 |
Методология и источники
Мы искали в Europe PMC и в открытом интернете рецензируемые исследования и обзоры по акустофлюидному разделению, отдавали приоритет полным текстам в открытом доступе, которые могли прочитать целиком, а для цифр, взятых из обзоров, указывали исходное исследование, на которое ссылается обзор. Каждое приведённое выше значение было прочитано в цитируемой работе или обзоре в ходе подготовки этого обновления; два источника (Sugier 2023, Nath 2025) прочитаны только на уровне аннотации.
- Magnusson и др., Acoustic Enrichment of Heterogeneous Circulating Tumor Cells and Clusters from Metastatic Prostate Cancer Patients, Analytical Chemistry 2024
- Ozcelik и др., Acoustic tweezers for the life sciences, Nature Methods 2018
- Wu и др., Acoustofluidic separation of cells and particles, Microsystems and Nanoengineering 2019
- Hossein и Angeli, A review of acoustofluidic separation of bioparticles, Biophysical Reviews 2023
- Godary и др., Acoustofluidics: Technology Advances and Applications from 2022 to 2024, Analytical Chemistry 2025
- Lan и др., Microfluidic Nanoparticle Separation for Precision Medicine, Advanced Science 2025
- He и др., Acoustic technologies for the orchestration of cellular functions for therapeutic applications, Science Advances 2025
- Li и др., Acoustic separation of circulating tumor cells, PNAS 2015
- Wu и др., Circulating Tumor Cell Phenotyping via High-Throughput Acoustic Separation, Small 2018
- Undvall Anand и др., Two-Step Acoustophoresis Separation of Live Tumor Cells from Whole Blood, Analytical Chemistry 2021
- Wu и др., Isolation of exosomes from whole blood by integrating acoustics and microfluidics, PNAS 2017
- Naquin и др., Acoustic separation and concentration of exosomes for nucleotide detection: ASCENDx, Science Advances 2024
- Rufo и др., High-yield and rapid isolation of extracellular vesicles by flocculation via orbital acoustic trapping: FLOAT, Microsystems and Nanoengineering 2024
- Li и др., Oscillating microbubble array-based metamaterials for rapid isolation of high-purity exosomes, Science Advances 2025
- Burguillos и др., Microchannel acoustophoresis does not impact survival or function of microglia, leukocytes or tumor cells, PLoS One 2013
- Adler и др., Centrifuge-free cell radiolabeling using acoustophoresis, Scientific Reports 2025
- Olm и др., Label-free neuroblastoma cell separation from hematopoietic progenitor cell products using acoustophoresis, Scientific Reports 2019
- Sugier и др., Feasibility of an acoustophoresis-based system for a high-throughput cell washing, Cytotherapy 2023 (аннотация)
- Nath и др., Acoustophoresis-based blood sampling and plasma separation for potentially minimizing sampling-related blood loss, Clinical Chemistry and Laboratory Medicine 2025 (аннотация)
- Nawaz и др., Acoustofluidic Fluorescence Activated Cell Sorter, Analytical Chemistry 2015
- Ren и др., Standing Surface Acoustic Wave (SSAW)-Based Fluorescence-Activated Cell Sorter, Small 2018
- Nawaz и др., Image-based cell sorting using focused travelling surface acoustic waves, Lab on a Chip 2023
- Richter и др., Acoustic sorting of microfluidic droplets at kHz rates using optical absorbance, Lab on a Chip 2022
- Zhong и др., Acoustofluidic Droplet Sorter Based on Single Phase Focused Transducers, Small 2021
- Llufrio и др., Sorting cells alters their redox state and cellular metabolome, Redox Biology 2018
- Наблюдение по данным: это область исследований, а не рынок, поэтому здесь нет общеотраслевого показателя внедрения или объёма рынка, и мы его не включали. Многие знаковые ориентиры (Li 2015, Wu 2017, Ozcelik 2018, Ren 2018) старше трёх лет и остаются самыми свежими доступными данными по своему конкретному показателю. Цифры, приведённые из обзоров 2019 и 2023 годов, взяты из исследований, на которые эти обзоры ссылаются; если обзор не указывал исходный год, мы называем только исходного автора. Результаты устройств получены в основном на клеточных линиях с добавленными клетками и небольших группах пациентов (12 пациентов в Magnusson 2024, 5 в Wu 2018), поэтому они не являются показателями клинической эффективности. Заявленные чистота и извлечение сильно зависят от доли добавленных клеток, скорости потока и мощности, из-за чего сравнение между исследованиями приблизительно. Статья 2026 года в Analyst о чипе с фокусированной бегущей SAW для сортировки эритроцитов и лейкоцитов (Deng и др., том 151) не была доступна в виде полного текста и была исключена. В работе по FLOAT в аннотации указано 20 мл, а во введении 100 мл как базовый объём для ультрацентрифугирования, а результат на 1 000 клеток в Undvall Anand 2021 в аннотации сообщает о снижении в 247 раз, а в разделе результатов в 282 раза; ни одну из этих спорных цифр мы не использовали в качестве главной.
- Последнее обновление: 25 октября 2026 года. Мы обновляем этот обзор ежеквартально, и следующее обновление ожидается, когда в Europe PMC будут проиндексированы следующий обзор Analytical Chemistry по акустофлюидике и новые исследования Lab on a Chip 2026 года по CTC и экзосомам.