Development of a biosensor for extracellular vesicle detection using endothelial-derived matrix-bound vesicles as analyte model

Abstract

The present research explores the use of Matrix-Bound Vesicles (MBVs) as a novel analyte model for the development of an electorchemical biosensor, detecting tissue-specific biomarkers from decellularized extracellular matrices (dECM). MBVs were successfully isolated from endothelial cell-basement membrane, liver, and thyroid cartilage tissues through enzymatic digestion, demonstrating the retention of tissue-specific markers such as VE-cadherin (CD144) and SOX9. The characterization of these vesicles through molecular assays and imaging confirmed their size and morphology, consistent with extracellular vesicles (EVs). Our study also introduced a label-free electrochemical biosensor for the detection of MBVs, leveraging the tissue-specific nature of the vesicles. The biosensing device exhibited a measurable electrochemical response when detecting targeted biomarkers, confirming its potential as a rapid and sensitive detection tool. This research lays a foundation for the development of biosensing technologies that can be translated into clinical diagnostics, particularly for monitoring cardiovascular health and other disease states through the detection of extracellular vesicle biomarker.

La presente investigación explora el uso de vesículas unidas a la matriz (MBV) como un nuevo modelo de analito para el desarrollo de un biosensor electroquímico, detectando biomarcadores específicos de tejido a partir de matrices extracelulares descelularizadas (dECM). Las MBV sevaislaron con éxito de tejidos de membrana basal de células endoteliales, hígado y cartílago tiroides mediante digestión enzimática, demostrando la retención de marcadores específicos de tejidovcomo VE-cadherin (CD144) y SOX9. La caracterización de estas vesículas mediante ensayos moleculares e imágenes confirmó su tamaño y morfología, coherentes con las vesículas extracelulares (VE). Nuestro estudio también introdujo un biosensor electroquímico sin etiqueta para la detección de MBVs, aprovechando la naturaleza específica del tejido de las vesículas. El dispositivo de biosensado mostró una respuesta electroquímica medible al detectar biomarcadoresvespecíficos, lo que confirma su potencial como herramienta de detección rápida y sensible. Esta investigación sienta las bases para el desarrollo de tecnologías de biosensado que puedan traducirse en diagnósticos clínicos, en particular para el seguimiento de la salud cardiovascular y otros estados patológicos mediante la detección de biomarcadores de vesículas extracelulares.