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La prova domestica di HIV-AIDS ha potuto essere una realtà in due anni

Un dispositivo portatile simile ad un test di gravidanza domestico che può individuare rapidamente la presenza di malattie infettive, compresi HIV-AIDS ed il morbillo come pure agenti biologici quali ricina e l'antrace, è lo scopo di nuovo progetto di ricerca unito fra l'istituto di Vanderbilt per i biosistemi integranti la ricerca e la formazione (VIIBRE) ed il LLC di sistemi diagnostici di Pria, una società privatamente tenuta della California che si specializza nei sistemi diagnostici medici miniaturizzati. La collaborazione è stata accordata su vicino alla fine di 2004.

VIIBRE ha passare i tre anni ultimi che sviluppano la capacità di misurare il metabolismo di piccoli gruppi di celle e che studiano come rispondono alle droghe, alle tossine ed agli agenti inquinanti. Per fare questo, il gruppo interdisciplinare ha sviluppato le due tecnologie di base: elettrodi speciali che possono misurare le concentrazioni dei prodotti chimici che le celle consumano ed espellono nei volumi estremamente piccoli e nell'uso di liquidi che attraversano i canali microscopici per muovere attendibilmente e manipolare un piccolo numero di celle. Nel trattamento, il gruppo ha fatto domanda per più di 12 brevetti.

Nel frattempo, Pria ha messo a punto un sistema micro-ottico della spettroscopia della fluorescenza e lo ha usato come la base per un rivelatore maschio economico di fertilità che può essere utilizzato nella casa per misurare la motilità dello sperma con un'accuratezza comparabile alle analisi del laboratorio.

“Sono entusiasmato a come le tecnologie di PRIA e di VIIBRE ingranano,„ ha detto John P. Wikswo, professore di assistenza tecnica biomedica, la fisiologia e fisica e Direttore di VIIBRE. “Già stiamo realizzando i progressi rapidi sugli strumenti portatili di modello per la diagnosi e la biodifesa cliniche.„

“Oggi il trattamento per l'AIDS è molto costoso e c'è sempre una domanda circa quando cominciare e fermare terapia anti-retroviral,„ ha detto l'ufficiale principale Jason Pyle della tecnologia di Pria. “Stiamo sviluppando un'unità che speriamo permetteremo che i professionisti medici ed i pazienti di HIV gestiscano la loro malattia in un modo che è simile a come i pazienti del diabete possono riflettere il loro stato dall'introduzione dei rivelatori domestici del glucosio di sangue.„

Lo scopo della collaborazione è di produrre il suo primo video portatile del HIV in due anni. Oltre a tali “punto unità di cura„, Wikswo e Pyle sta unendo le forze per mettere a punto i sistemi di screening di alto-capacità di lavorazione che potrebbero avere un effetto principale sul trattamento di scoperta della droga.

L'origine della collaborazione è un esempio della potenza di scoperta. Ha cominciato quando David Schaffer, uno studente di VIIBRE che è restato sopra all'istituto come ingegnere del progetto dopo che si è laureato, stava passando in rassegna il Web che cerca un processo permanente. Sebbene cercando una posizione locale, apra involontariamente una pagina Web con gli elenchi dalla California. Ha trovato un'apertura interessante a Pria, ha individuato a Menlo Park ed ha deciso di applicarsi.

Sebbene Pria decida che non era la persona giusta per il processo, nella loro corrispondenza Pyle ha espresso l'interesse potenziale nella collaborazione con VIIBRE. Schaffer ha comunicato le informazioni avanti a Wikswo, che ha dato a Pyle una chiamata. Quello era all'inizio del settembre 2004. Da ora a metà novembre un accordo di ricerca unito per $120.000 per il primo anno è stato completato e firmato stato.

Quindici anni fa una serie di start-up sono creato stati per compire lo scopo di rendere “alaboratorio-su-un-chip„ una realtà. Tuttavia, mettendo le schiere microscopiche dei canali, le pompe e le valvole per muoversi intorno agli importi minuscoli di liquido sui chip di silicio sono risultato essere considerevolmente più difficili di quanto prevedute ed i prodotti che queste società hanno creato finora sono stati troppo costosi per il servizio di sistemi diagnostici di punto-de-cura.

Per il loro tester domestico di fertilità, Pria ha tenuto i costi giù tenendo il loro sistema il più semplice possibile. Invece di prova di schiacciare tutto su un singolo chip, i progettisti di Pria iniziati con un sistema diagnostico da tavolino e lo hanno restretto giù in un'unità circa la dimensione di una tazza di caffè. Uno degli aspetti di risparmio di costi della progettazione era di tenere le loro componenti dimanipolazione a parte dalle loro microelettroniche. L'unità risultante è considerevolmente più grande dei sistemi comparabili del laboratorio-su-un-chip ma è egualmente molto meno costosa. “Che è una delle funzionalità supplichevoli circa l'approccio di Pria,„ ha detto Wikswo. “Tengono il loro microfluidics e microelettroniche il più semplice possibile.„

“Il primo prodotto di Pria messo a fuoco su fertilità,„ ha detto Schaffer. “Con le nostre capacità, possono cominciare ad applicare la loro tecnologia ad una mina di oro delle applicazioni differenti.„

Una delle capacità di tasto VIIBRE, che è stata sviluppata da un gruppo di ricerca si è diretta dall'assistente universitario di chimica David Cliffel, è lo sviluppo di una serie del sensore capace simultaneamente di misurazione delle concentrazioni dei prodotti chimici chiave che le celle consumano ed espellono - ossigeno, glucosio ed acido lattico con abbastanza sensibilità per riflettere la salubrità di alcune mille celle limitate in un piccolo volume.

Sotto il comando di Franz Baudenbacher, l'assistente universitario di assistenza tecnica biomedica e di fisica, ricercatori di Vanderbilt più ulteriormente ha miniaturizzato questa tecnologia dei sensori per registrare i cambiamenti rapidi nel metabolismo e nella segnalazione delle celle diverse. Per trattare tali un piccolo numero di celle, hanno adattato un metodo per la modellatura i micro-canale e delle valvole in un materiale simile a quello utilizzato in lenti a contatto morbide. Ciò ha dato loro la capacità al bloccaggio, manipola, coltiva e studia le singole celle viventi in contenitori straordinario piccoli - volumi che sono a mala pena più grandi delle celle stesse.

La maggior parte dei sensori che sono stati sviluppati per identificare gli agenti tossici sono scopo unico. Cioè possono identificare la presenza di singolo, o di numero limitato di strettamente connesso, tossine. La capacità di riflettere la salubrità di piccoli gruppi di celle, tuttavia, permette di individuare la presenza di veleni sconosciuti finchè pregiudicano il metabolismo delle cellule.

Ancora, esaminando l'impatto che un agente sconosciuto ha sulla cella differente digita - cuore, polmone, nervo, interfaccia, ecc. - questo approccio anche può fornire rapido le comprensioni critiche nel suo modo di atto.

“Pria ha una comprensione eccezionale del clinico e servizio del dispositivo diagnostico e l'abilità rapido al prototipo ottico ed alle unità di microfluidics,„ lo ha detto Wikswo, “ma è difficile affinchè la società esaminassero tantissime applicazioni possibili. Tuttavia, qui all'università, cercare le nuove applicazioni è una delle cose che facciamo il più bene.„