Новий мікрочип визначить хвороба за хвилину

Основной етап розвитку мікрофлюідікі зможе скоро привести до створення окремих, бездротових чіпів, які зможуть діагностувати хвороби протягом кількох хвилин. Пристрій, розроблений міжнародною групою дослідників з Університету Каліфорнії, Міського Університету Дубліна в Ірландії та Університету Валпараісо в Чилі, здатне обробити цілі кров'яні зразки без використання зовнішнього тюбінга та додаткових компонентів. Дослідники назвали пристрій SIMBAS (Self-powered Integrated Microfluidic Blood Analysis System).

"Ми знаходилися на крок від мрії про лабораторії, що вміщується в одному чіпі, але більшість вже існуючих систем не були по-справжньому автономними "- сказав Іван Дімов, дослідник у галузі біоінженерії і головний співавтор аналізу. "Колишні пристрої вимагали зовнішній тюбінг для ефективного функціонування, але при цьому вони втрачали такі характеристики як невеликий розмір, портативність і доступність. Наш пристрій не містить зовнішніх з'єднань або необхідного тюбінга, так що цілком може стати системою типу point-of-care ".

"Це дуже важливий розвиток діагностики в системі світової охорони здоров'я" - зазначив один з дослідників. "Люди, що працюють на полях, зможуть використовувати цей пристрій для визначення таких хвороб як, наприклад, ВІЛ або туберкульоз за кілька хвилин. Той факт, що ми скоротили складність біочіпа і використовували компоненти з пластику, робить пристрій більш легким для виробництва у великому обсязі з малими витратами. Наша мета - відповісти запитам глобальної охорони здоров'я, яке потребує функціональних недорогих компактних діагностичних пристроях ".

Для нового біочіпа SIMBAS дослідники використовували перевагу законів мікромасштабной фізики для прискорення процесів, які можуть зайняти кілька годин або днів в звичайній лабораторії. Вони відзначають, наприклад, що визначення осаду в червоному вині, яке зазвичай займає від одного дня до року, може відбутися протягом всього кількох секунд у мікромасштабних вимірах.

Біочіп SIMBAS використовує рови, сформовані під мікрофлюідних каналами завширшки майже з людський волос. Коли ціла кров кинута в мініатюрні бухти, порівняно важкі червоні і білі кров'яні клітини осідають в ровах, відділяючись від ясної кров'яної плазми. Кров переміщається по чіпу в процесі названому "потік, керований дегазацією".

В процесі потоку дегазації, повітряні молекули всередині пористого полімерного пристрою видаляються при приміщенні пристрою в запечатаний вакуумний пакет. Коли упаковка роздрукована, пристрій стає схильне атмосферних умов, і повітряні молекули знову поглинаються в матеріал пристрою. Це генерує перепад тиску, який заганяє рідкий кров'яний потік в чіп.

В експериментах, дослідникам вдалося загнати більш ніж 99% кров'яних клітин у рови і вибірково відокремити плазму, використовуючи цей метод. "Ця підготовча робота, що розділяє кров'яні компоненти для аналізу здійснюється завдяки тяжкості, так що зразки природним чином поглинаються і поміщаються в чіп без потреби у зовнішній потужності "- сказав Дімов.

Группа вчених продемонструвала дію SIMBAS, помістивши в мініатюрну бухту 5 мікролітрів зразка цілої крові, який містив біотин (вітамін B7) в концентрації 1 частина на 40 мільярдів. "Це може бути приблизно порівняти з виявленням однієї піщинки в купі піску" - пояснив Дімов. Біодетектора в чіпі SIMBAS виявили наявність біотину в крові протягом 10 хвилин.

"Уявіть собі, що у вас є таке ж дешеве і легке в застосуванні пристрій, як тест на вагітність, але яке також швидко може діагностувати ВІЛ і туберкульоз "- зазначив один із співавторів дослідження Бенжамін Росс. "Це могло б стати реальною грою-перетворювачем і зберегти мільйони життів".

"Платформа SIMBAS може створити ефективну молекулярну діагностичну платформу біочіпа для визначення раку, серцевих захворювань, сепсису та інших хвороб в розвинених країнах "- стверджують дослідники.

Работа була профінансована Науковими Фондами Національних Інститутів Здоров'я Ірландії та США.

Орігінал (на англ. Мовою): Sciencedaily Переклад: М. Гончар

• Упрямый рак печени может быть побежден столетней вакциной от туберкулеза
• Болезнь Альцгеймера когда-то могла передаваться от человека к человеку
• Эволюция человеческой иммунной системы в постомикронную эпоху
• Глобальное научное сотрудничество по картированию развития мозга в младенчестве и раннем детстве
• Токсичная дымка в столице Индии после фестиваля Дивали
• Covid-19 все еще существует
• Горькая правда о низкокалорийных заменителях сахара
• Раковые клетки человека могут поглощать убивающие бактерии вирусы для получения энергии