El nuevo sistema de la laboratorio-en-uno-viruta determina rápidamente aspectos de salud del sistema inmune de una persona

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Los científicos de la universidad tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) han desarrollado un sistema de la laboratorio-en-uno-viruta que puede determinar los aspectos de salud del sistema inmune de una persona de una gota de su sangre, en cuestión de minutos.

Usando una combinación del microfluidics - los canales microscópicos minúsculos que pueden aislar a los glóbulos blancos de la sangre - y los sensores eléctricos, la nueva viruta podían descubrir diferencias en las propiedades eléctricas de los glóbulos blancos tomados de pacientes sanos y diabéticos.

La prueba del dispositivo del concepto puede los doctores de ayuda día ganar rápidamente discernimiento en el sistema inmune de una persona, y observa los signos tempranos de la inflamación y de la infección que podrían hacer señales la necesidad de otras pruebas profundizadas.

Diseñado y construido por el profesor adjunto Hou Han Wei y el profesor adjunto Holden Li de la escuela de la ingeniería mecánica y aeroespacial, su invención, si es acertado en laboratorio adicional y evaluaciones clínicas, podía ser girado en un dispositivo portátil conveniente para las clínicas y las policlínicos de la familia.

Un dispositivo del prototipo y los principios de la ingeniería detrás de él fueron denunciados en dos gorrones par-revisados: Laboratorio en una viruta a principios de este año y biosensores y bioelectrónica en octubre el año pasado.

Mientras que la salud inmune se implica a menudo en enfermedades cardiovasculares, los científicos dicen que su dispositivo puede potencialmente ser una herramienta adicional de la investigación para que los doctores utilicen para la detección temprana de las enfermedades cardíacas. En Singapur, las enfermedades cardiovasculares explicaron el 30,1 por ciento de todas las muertes en 2017 mientras que la diabetes es un problema de salud serio que afecta al cerca de 10 por ciento de la población de mundo.

Cómo la invención trabaja

Profesor Hou de Asst, que es también un miembro del profesorado en la Facultad de Medicina Chian de Lee Kong en NTU, dijo que su viruta descubre diferencias eléctricas entre un glóbulo blanco sano y malsano. Han denunciado como biomarker temprano para el riesgo creciente de enfermedades cardiovasculares y también sugieren los glóbulos blancos anormales una inflamación en curso.

Usando los canales muy minúsculos, la viruta primero separa físicamente a los diversos glóbulos por talla en los diversos enchufes, como una máquina de moneda-clasificación. Entonces funcionan con a los glóbulos blancos aislados a través de un canal especial donde la impedancia eléctrica se mide para cada célula a velocidades muy altas (los centenares de células por segundo).

La impedancia eléctrica de una célula anormal es generalmente más alta que la impedancia de una célula sana, dada pues la célula anormal es más grande de tamaño y tiene diversas propiedades de la membrana.

Los glóbulos blancos crean a una parte significativa del sistema inmune de la carrocería y un tipo dominante conocido como neutrófilos, es la primera línea de defensa cuando las huelgas de la infección o de la inflamación.

Nuestras virutas pueden aislar a millares de glóbulos blancos de una única gota de la sangre y, en cuestión de minutos, para informar si estas células son eléctricamente diferentes de normal, de las cuales sea un indicador si hay un problema de salud que se investigará más a fondo. Más importantemente, nuestro proceso también no utiliza ningunos biomarkers o anticuerpos químicos, que hace el análisis barato, fácil de utilizar, y eso podemos hacer análisis adicional en los mismos glóbulos blancos que hemos funcionado con ya a través de la viruta.”

Hou Han Wei, profesor adjunto, escuela de la ingeniería mecánica y aeroespacial, NTU Singapur

Uso posible en la prueba clínica

Profesor Holden Li de Asst dice que el material usado para hacer la nueva laboratorio-en-uno-viruta es un polímero común de la médico-pendiente y está fabricado fácilmente usando la maquinaria existente, y puede ser hecho en una máquina mesa-clasificada para el uso en clínicas.

“Nuestra viruta fue diseñada para la escala-hacia arriba fácil por las compañías, con un sistema integrado construido de los componentes electrónicos disponibles en el mercado. Moviéndose adelante, estamos observando para comercializar la tecnología con un socio de la industria, pues vemos que hay demandas de mercado - para un dispositivo del punto-de-cuidado para los doctores y como equipo de laboratorio para el estudio de neutrófilos y de la investigación de la droga,” profesor Li dijo.

Los científicos agregaron que también están haciendo más investigación sobre los diversos niveles eléctricos de la impedancia y qué cada uno de él significa, para construir una clase de biblioteca de referencia para el análisis automatizado, y trabajarán con los doctores para probar su prototipo en la fijación clínica.

Dando una opinión independiente sobre la investigación, profesor Bernhard Boehm, profesor de la silla de la ONG Tiong Tat de la investigación de la diabetes en la Facultad de Medicina Chian de Lee Kong de NTU, dijo que muchos pacientes diabéticos son también susceptibles a las infecciones crónicas debido a la enfermedad que afecta al funcionamiento del sistema inmune.

“Hay varias limitaciones a usar los marcadores diagnósticos convencionales para los pacientes con la sospecha clínica de la infección. Particularmente hay una necesidad de perfeccionar el diagnóstico precoz de infecciones bacterianas y de ofrecer la dirección para la terapia antibiótico.”

“Por lo tanto, un sistema de prueba que puede dirigir rápidamente decisiones sobre el lanzamiento de terapias específicas estaría de gran ayuda en una fijación clínica. Sin embargo, esto necesitará en un futuro próximo juicios clínicas controladas seleccionadas al azar proporcionar la prueba formal que el sistema de prueba nuevo es superior a los procedimientos diagnósticos convencionales actualmente usados,” profesor adicional Boehm, que no era parte de este estudio.

Herramienta en estudiar mecanismos de defensa inmunes

El nuevo dispositivo podía también ser muy útil para el estudio de NETosis, un mecanismo de defensa nuevamente descubierto en el campo de la inmunología.

Durante NETosis, los neutrófilos punta fuera los cabos de la DNA que atrapan bacterias y virus, como una membrana de araña, para impedir sus movimientos y para matar a los patógeno atrapados. Sin embargo, demasiado NETosis también retrasa la herida que cura en diabetes.

El experto de NETosis, profesor adjunto Christine Wong, de la Facultad de Medicina Chian de Lee Kong de NTU que no estuvo implicada en este estudio, dice que la metodología lo más extensamente posible adoptada para estudiar la propensión de NETosis es actualmente proyección de imagen o microscopia en tiempo real de neutrófilos fijos.

Sin embargo, es un proceso laborioso para que los investigadores aíslen los neutrófilos para la microscopia sin afectar a su estado nativo de la línea de fondo, y no influencien resultados experimentales.

“El nuevo dispositivo de profesor Hou de Asst y de profesor Li de Asst puede habilitar rápido y los experimentos y la cuantificación no-en polarización negativa de NETosis, que serán especialmente útiles para la droga que revisa ex vivo,” profesor Wong de Asst dijeron en su comentario independiente.

“Si el dispositivo se puede modificar para medir NETosis en neutrófilos del ratón, ésta sería noticias deliciosas para los investigadores que usan modelos del ratón, pues el rendimiento inferior del neutrófilo es un obstáculo común en el aislamiento del neutrófilo del ratón debido al volumen más pequeño de la sangre disponible en ratones y su índice mieloide más inferior de la célula cuando está comparado a los seres humanos.”

Profesor Wong de Asst agregó que mientras que el nuevo dispositivo es poco probable reemplazar experimentos de la microscopia, particularmente cuando la visualización de componentes celulares durante el proceso de NETosis es el tema, pueden los recursos salvados de la cuantificación NETA se podrían desviar a esas investigaciones.