Už žádné jehly pro diagnostické testy. Inženýři vyvíjejí mikrotechnické náplasti téměř bez bolesti.

Autor:

Inženýři na McKelvey School of Engineering na University of Washington, DC, vyvinuli mikroklimatickou náplast, která se může otírat o kůži, zachycující biomarket, který je předmětem zájmu, tekutinou na dlouhé vzdálenosti, což umožňuje lékařům detekovat její přítomnost díky její bezprecedentní citlivosti . Půjčka: Sisi Kao

Mikrodermabrazní náplast dokáže téměř bez bolesti detekovat protilátky և ve více buněčné tekutině.

Stopy krve nejsou zábavné.

Mají bolesti. Žíly mohou prasknout nebo se dokonce rolovat, jako by se také snažily vyhnout jehlu.

Lékaři často používají vzorky krve ke kontrole známek nemoci. Protilátky, které signalizují virovou nebo bakteriální infekci, jako jsou: SARS-CoV-2:, virus, za který je odpovědný COVID-19:nebo zánětlivé markerové cytokiny nalezené v podmínkách, jako je revmatoidní artritida – sepse.

Ačkoli tyto biografie prostě nejsou v krvi. Mohou být nalezeny v hustém kapalném médiu, které obklopuje naše buňky, ale v malém množství, což ztěžuje jejich detekci.

Do teď.

Inženýři na McKelvey School of Engineering na University of Washington, D.C.

Tato technologie je nízkonákladová, snadno použitelná pro lékaře nebo pacienty, և může eliminovat potřebu jít do nemocnice jen kvůli odběru krve.

Výzkum provedl Lilyan, profesor katedry mechaniky a materiálových věd. Laboratoř Lisle Hughes Srichant Singamaneni, publikovaná online 22. ledna 2021 v časopise Biomedicínské inženýrství přírody,

Kromě nízkých nákladů a snadného použití mají tyto mikrotechnické patche jednu výhodu oproti krveprolití, pro některé nejdůležitější funkci. „Jsou téměř bezbolestní,“ řekl Singaman.

Hledání biomarkeru s těmito mikrotechovými náplastmi je jako krevní test. Ale místo použití řešení ke kvantifikaci biomarketu v krvi jsou mikroobvody odebírány přímo z tekutiny, která obklopuje naše kožní buňky, nazývané intersticiální tekutina (ISF). Po zachycení biografií jsou detekovány pomocí fluorescenční látky k označení jejich přítomnosti a množství.

ISF je bohatým zdrojem biomolekul nabitým vším od neurotransmiterů po buněčný odpad. Konvenční metoda pro analýzu biomarketů v ISF však obecně vyžaduje, aby byl ISF odstraněn z kůže. Tato metoda je obtížná, և obvykle nelze získat množství ISF, které lze získat, pro analýzu. To byla hlavní překážka ve vývoji technologie biosenzování mikročipů.

Další metoda zahrnuje přímé zachycení biomarketu v ISF bez nutnosti extrakce ISF. Stejně jako pokus dostat se před plnohodnotný koncert, musí bio volající kopat přeplněnou, dynamickou polévkou ISF, než dosáhne mikrostruktury kožní tkáně. Za takových podmínek není snadné zachytit biologickou dostupnost, aby viděli použití tradičního testování.

Ale tým má svou vlastní tajnou zbraň – „plasmon fluorid“, ultrafluorescenční nanolame. Ve srovnání s tradičními fluorescenčními značkami, při analýze na mikroklimatické náplasti pomocí plazmonového fluoridu, signál z biomarketů cílového proteinu svítil asi 1400krát jasněji a stal se viditelným i při nízkých koncentracích.

„V minulosti bývaly koncentrace biomasy několik mikrogramů na mililitr kapaliny,“ uvedl spoluautor článku Singhmanen Laboratory Fellow Yew (Ryan) Wang. Je to mnohem víc než skutečná fyziologická oblast. Ale pomocí plazmon-fluoridu byl výzkumný tým schopen detekovat biomarkery v řádu pikogramů na mililiter.

„Je to citlivější,“ řekl Wang.

Tyto náplasti mají řadu kvalit, které mohou mít skutečný dopad na medicínu, péči o pacienty a výzkum.

Umožní dodavatelům sledovat biografie v průběhu času, zejména pokud jde o pochopení toho, jak imunita hraje roli u nových nemocí.

Například vědci pracující na vakcínách COVID-19 potřebují vědět, zda lidé produkují správné protilátky na jak dlouho. „Pojďme si udělat legraci,“ řekl Singamanen, „podívejme se, jestli má člověk protilátky na COVID-19 na jaké úrovni.“

Nebo v případě nouze. „Když si někdo stěžuje na bolest na hrudi, je převezen do nemocnice sanitkou, doufáme, že náplast bude možné aplikovat tam a tam,“ řekl čerstvý postgraduální student Jing Luan. Jeden z předních autorů článku v Syngamanen Laboratory. Místo odběru krve do nemocnice mohou EMT použít mikroobvod k testování troponinu, biopsii, která indikuje infarkt myokardu.

U lidí s chronickými stavy, které vyžadují pravidelné sledování, mohou mikrodermabrazivní náplasti eliminovat zbytečnou hospitalizaci, což šetří peníze, čas, nepříjemnosti a spoustu nepříjemností.

Skvrny jsou téměř bezbolestné. „Jdou asi 400 mikronů hluboko do kožní tkáně,“ řekl Singamanen. „Necítí ani smyslové nervy.“

Použití této technologie v laboratoři může omezit počet zvířat potřebných pro výzkum. Někdy je nutný výzkum, který by provedl několik po sobě jdoucích měření, jako je například pokles toku biomarkerů, například pro sledování progrese sepse. Někdy to znamená velmi malá zvířata.

„Můžeme významně snížit počet zvířat potřebných pro takové studie,“ řekl Singamanen.

Důsledky jsou velké. A laboratoř Singamaneni chce zajistit, aby byly všechny prozkoumány.

Má spoustu práce, řekl. „Musíme určit klinické výpadky,“ tj. Rozsah biofarmy v ISF, který odpovídá normálně-abnormální úrovni. „Musíme rozhodnout, které hladiny biomarkerů jsou normální a které patologické.“ A jeho výzkumný tým pracuje na drsných metodách doručování na velké vzdálenosti a poskytuje možnosti pro zlepšení zdraví venkova.

„Ale nemusíme to všechno dělat sami,“ řekl Singamanen. Místo toho bude tato technologie k dispozici odborníkům v různých oblastech medicíny.

„Vytvořili jsme platformovou technologii, kterou může použít kdokoli,“ řekl. „A mohou ho použít k vyhledání vlastního zajímavého biomarketu.“

Nemusíte to všechno dělat sami

Singamanen և Erika L. Scheller, lékařský asistent na oddělení kostních a minerálních chorob na lékařské fakultě, spolupracoval na studiu koncentrace biomarkerů v místních tkáních.

Současné přístupy k takovému hodnocení vyžadují lokální izolaci tkání – neumožňují postupné և kontinuální testování. Singamaneni և Scheller vyvíjí lepší platformu pro dlouhodobé monitorování místních biomarkerů.

Spolupracovat

Silicant Singamanen, Lilyan E. Profesor katedry strojního inženýrství Lisl Hughes իստ odborný asistent katedry biomedicínského inženýrství Jay S. Rudra spolupracoval na vývoji kokainových vakcín, které fungují tak, že blokují schopnost kokainu vstoupit do mozku.

Současní kandidáti na takovou vakcínu nedávají dlouhodobé výsledky. vyžadují častou propagaci. Singamanen ուդ Rudra chtěl lepší způsob, jak zjistit, kdy vakcína oslabila. „Ukázali jsme, že můžeme pomocí náplastí zjistit, zda člověk stále produkuje potřebné protilátky,“ řekl Singamanen. „Není třeba odebírat krev.“

Odkaz. „Mikroneedle Patch pro ultrazvukové kvantifikace proteinových biomarkerů v mezihvězdné tekutině“ od Zheyu Wanga, Jingyi Luana, Anushree Setha, Lin Liu, Minli You, Prashant Gupty, Priya Rathi, Yixuan Wanga, Sisi Cao, Qiso Jhanga, R Qingjuna Zhoua, Jeremha Morrissey, Erica L. Scheller, Jai S. Rudra a Srikanth Singamaneni, 22. ledna 2021, Biomedicínské inženýrství přírody,
DOI: 10.1038 / s41551-020-00672-y:

Tento výzkum byl podpořen Národní vědeckou nadací (CBET-1900277) ազգային Národní instituty zdraví (R01DE027098, R56DE027924, R01CA141521, R21DA036663, R21CA236652).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kampaň NASA SnowEx kopání hluboko v roce 2021

Měření sněhu se může zdát jednoduché, ale každé prostředí představuje pro přístroje jedinečné výzvy. Například sněžení v lesích se zachytává na větvích nebo...

Agresivní tržní model vývoje energie z jaderné syntézy

Koncept ARC Fusion Pilot Plant byl vyvinut na MIT, aby demonstroval potenciál vysokoteplotních supravodivých magnetů pro nastavení hodnoty rychlosti fúzní energie և. Půjčka:...

Sekvence 64 úplných lidských genomů k zachycení lepší genetické rozmanitosti

Struktura genomu. Zápočet: NIH Sekvence 64 lidských genomů poslouží jako nový odkaz na genetické modifikace a predispozici k lidským chorobám Vědci z University of Maryland...

LSD může nabídnout udržitelnou léčbu úzkosti a jiných duševních poruch

McGill studoval krok v porozumění mechanismu vlivu psychedelik na mozek a potenciálu pro terapeutické použití. Vědci z McGill University poprvé objevili jeden z možných mechanismů,...

Nenechte si ujít příští úplněk – sníh, bouře a hladový měsíc

Uznání: NASA / Bill Dunford Příští úplněk je měsíc se sněhem, bouří a hladem; měsíc během svátků svátku Puim; festival čínských luceren; Magha Purnima a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.