En bærbar enhet som ligner dagens hjemme graviditet tester som raskt kan oppdage tilstedeværelsen av smittsomme sykdommer, inkludert HIV-AIDS og meslinger, samt biologiske agenter som ricin og anthrax, er gjenstand for et nytt felles universitet / industri forskningsprosjekt.
Vanderbilt University Institute for Integrative Biosystems forskning og utdanning (VIIBRE) og Pria Diagnostics LLC, et privateid California selskap som spesialiserer seg på miniatyrisert medisinsk diagnostikk, enige om å samarbeide om utvikling før ferien.
VIIBRE har tilbrakt de siste tre år på å utvikle evnen til å måle metabolismen av små grupper av celler og studere hvordan de reagerer på medisiner, giftstoffer og forurensing. For å gjøre dette, har tverrfaglig team utviklet to grunnleggende teknologier: spesielle elektroder som kan måle konsentrasjoner av kjemikaliene som cellene forbruker og skiller ut i svært små volumer, og bruk av væske som strømmer gjennom mikroskopiske kanaler for å flytte og manipulere et lite antall celler pålitelig . I prosessen har gruppen søkt om mer enn 12 patenter.
I mellomtiden har Pria utviklet en mikro-optiske fluorescensspektroskopi systemet og brukte det som grunnlag for en billig mannlig fruktbarhet detektor som kan brukes i hjemmet for å måle sperm motilitet med en nøyaktighet tilsvarende laboratorieanalyser.
"Jeg er begeistret over hvor godt VIIBRE og PRIA teknologier mesh", sier John P. Wikswo, professor i biomedisinsk teknikk, fysiologi og fysikk ved Vanderbilt og direktør for VIIBRE. "Vi er allerede gjør raske fremskritt på prototyping portable instrumenter for klinisk diagnostikk og Biodefense."
"I dag behandling for AIDS er svært kostbart og det er alltid et spørsmål om når man skal starte og stoppe antiretroviral terapi," sier Pria Chief Technology Officer Jason Pyle. "Vi utvikler et apparat som vi håper vil tillate medisinske fagfolk og HIV-pasienter å behandle sykdommen sin på en måte som ligner på hvordan diabetes pasienter kan overvåke tilstanden deres siden introduksjonen av hjemmet blodsukker detektorer." Samarbeidet har som mål å produsere sin første bærbare HIV monitor innen to år. I tillegg til slike "point of care" enheter, er Wikswo og Pyle sammen om å utvikle "high-throughput" screening systemer som kan bestemme den biologiske aktiviteten av et stort antall forbindelser med ekstrem hurtighet og så kunne ha en stor innvirkning på stoffet oppdagelsen prosess.
Femten år siden en rekke start-up selskaper ble opprettet for å gjøre målet om å skape en "lab-on-a-chip" en realitet. Imidlertid setter mikroskopiske matriser av kanaler, pumper og ventiler for å flytte rundt minuttet mengder væske på silisium sjetonger viste seg å være betydelig vanskeligere enn de fleste av oppfinnerne hadde forventet, og produkter som disse selskapene har skapt så langt har vært for dyrt for point-of-care diagnostikk markedet.
For deres hjem fruktbarhet tester, holdt Pria kostnadene nede ved å holde deres system så enkelt som mulig. I stedet for å prøve å presse alt inn på en enkelt brikke, startet Pria designere med en stasjonær diagnostisk system og krympet den ned i en enhet på størrelse med en kaffekopp. En av de kostnadsbesparende sidene ved utformingen var å holde væske-håndtering komponenter atskilt fra mikroelektronikk. Den resulterende enhet er betydelig større enn sammenlignbare lab-on-a-chip systemer, men det er også mye billigere. "Det er en av de tiltalende funksjonene om Pria tilnærming," sier Wikswo "De holder sine MicroFluidics og mikroelektronikk så enkel som mulig."
"Pria første produkt fokusert på fruktbarhet," sier VIIBRE prosjektingeniør David Schaffer. "Med våre evner, kan de begynne å anvende sin teknologi til en gullgruve av forskjellige applikasjoner."
En av de viktigste VIIBRE evner, som ble utviklet av et forskerteam ledet av assisterende professor i kjemi David Cliffel, er utviklingen av en sensor suite i stand til samtidig å måle konsentrasjonene av de viktigste kjemikaliene som cellene forbruker og skille - oksygen, glukose og melkesyre - med nok sensitivitet til å overvåke helsen til noen få tusen celler innesperret i et lite volum. (For mer detaljer se "Ny enhet kan bidra til å forsvare seg mot romanen biologiske midler" ved [http://exploration.vanderbilt.edu/news/news_microphys.htm].)