Eine neue "Barcode-Chip" von Forschern an der California Institute of Technology (Caltech) entwickelt verspricht Diagnostika Tests revolutionieren.
In weniger als 10 Minuten und mit nur ein Nadelstich im Wert von Blut, kann der Chip messen die Konzentration von Dutzenden von Proteinen, einschließlich derer, die Herold das Vorhandensein von Krankheiten wie Krebs und Herzerkrankungen.
Das Gerät, wie die Integrierte Blut-Barcode Chip oder IBBC bekannt ist, wurde von einer Gruppe von Caltech-Forscher James R. Heath, der Elizabeth W. Gilloon Professor und Professor für Chemie zusammen mit Postdoc-Stipendiat Rong Fan und Student geführt entwickelt Ophir Vermesh und von Leroy Hood, Präsident des Institute for Systems Biology in Seattle, Washington.
Ein IBBC, in einem Papier in der vorab Online-Ausgabe von Nature Biotechnology beschrieben, ist etwa so groß wie ein Mikroskop-Objektträger und ist aus einem Glassubstrat, das mit Silikon-Kautschuk überzogen. Die Chip-Oberfläche geformt ist, eine Mikrofluidik-Schaltung enthalten - ein System von mikroskopisch kleinen Kanälen, durch die die Nadelstiche des Blutes eingeführt wird, ist eiweißreichen Blutplasma aus Vollblut getrennt, und eine Gruppe von Protein-Biomarkern ist aus dem Plasma gemessen.
Der Chip bietet eine signifikante Verbesserung gegenüber den Kosten und der Geschwindigkeit der Standard-Labortests, um Proteine in das Blut zu analysieren. In der traditionellen Tests werden ein oder mehrere Ampullen Blut aus einem Arm des Patienten entfernt und in ein Labor, wo das Blut zentrifugiert, um ganze Blutkörperchen vom Plasma trennen. Das Plasma wird dann für bestimmte Proteine untersucht. "Der Prozess arbeitsintensiv ist, und auch wenn die Person die Prüfung eilt zu tun, die Tests werden noch ein paar Stunden in Anspruch nehmen", sagt Heath. Ein Kit für einen einzigen diagnostischen Protein kostet ca. $ 50 zu testen.
"Wir wollten drastisch senken die Kosten für solche Messungen, um Größenordnungen", sagt er. "Wir messen viele Proteine für die Kosten einer. Außerdem, wenn Sie die Zeit, die für den Test zu reduzieren, ist der Test billiger, denn Zeit ist Geld. Mit unserem Barcode-Chip, können wir von Nadelstich, um Ergebnisse in weniger als 10 gehen Minuten. "
Ein einzelner Chip kann gleichzeitig testen das Blut von acht Patienten, und jeder Test misst viele Proteine gleichzeitig. Die Forscher berichteten auf Geräten, die ein Dutzend Proteine aus einer Fingerbeere Blut messen konnte, und ihre aktuellen Assays sind für deutlich mehr Proteine entwickelt. "Wir streben bis 100 Proteine pro fingerprick innerhalb eines Jahres oder so zu messen. Es ist eine ziemlich enabling technology", sagt Heath.
Zur Durchführung des Tests, ein Tropfen Blut wird auf die IBBC des Einlasses hinzu, und dann ein leichter Druck ausgeübt wird, welche Kräfte das Blut durch einen Kanal. Als das Blut fließt, ist Plasma in engen Kanälen, zweigen von den Hauptkanal abgeschöpft. Dieser Teil des Chips ist so konzipiert, als ob es ein Netzwerk von Widerständen, die Plasma-Separation optimiert wurden.
Das Plasma fließt dann über den "Barcode". Die Barcodes bestehen aus einer Reihe von Linien, je 20 Mikrometer breit und strukturiert mit einem anderen Antikörper, der es an ein bestimmtes Protein aus dem Plasma Überfahren erfassen können. Wenn der Barcode "entwickelt", die einzelnen Balken strahlen ein rot fluoreszierendes Leuchten, deren Helligkeit hängt von der Menge an Protein eingefangen.
In der Nature Biotechnology Papier, verwendeten die Forscher den Chip zu Schwankungen in der Konzentration von humanem Chorion-Gonadotropin (hCG), das Hormon in der Schwangerschaft zu messen. "Die Konzentration dieses Proteins erhöht sich um etwa 100.000-fach als Frau geht durch die Schwangerschaft Zyklus, und wir wollten zeigen, dass wir die gesamten Konzentrationsbereich durch einen einzigen Test zu erobern", sagt Heath.