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Le détecteur nouveau a pu accélérer le diagnostic de la sepsie

Un détecteur nouveau conçu par des chercheurs de MIT pourrait spectaculaire accélérer le procédé de diagnostiquer la sepsie, une principale cause du décès dans des hôpitaux des États-Unis qui tue presque 250.000 patients annuellement.

La sepsie se produit quand la réaction immunitaire du fuselage à l'infection déclenche une réaction en chaîne d'inflammation dans tout le fuselage, entraînant la fréquence cardiaque élevée, la grosse fièvre, le manque du souffle, et d'autres éditions. Si laissé non réprimé, elle peut mener au choc infectieux, où les chutes de la tension et les organes s'arrêtent. Pour diagnostiquer la sepsie, les médecins comptent traditionnellement sur les outils de diagnostic variés, y compris des signes vitaux, des prises de sang, et d'autres représentation et essais en laboratoire.

Ces dernières années, les chercheurs ont trouvé les biomarqueurs de protéine dans le sang qui sont les indicateurs tôt de la sepsie. Un candidat prometteur est interleukine 6 (IL-6), une protéine produite en réponse à l'inflammation. Dans des patients de sepsie, les niveaux d'IL-6 peuvent monter des heures avant que d'autres sympt40mes commencent à montrer. Mais même à ces niveaux élevés, la concentration de cette protéine dans le sang est combinaison si basse pour que les dispositifs traditionnels d'analyse la trouvent rapidement.

Dans un papier étant présenté cette semaine au bureau d'études dans la conférence de médicament et de biologie, les chercheurs de MIT décrivent un système basé sur microfluidics qui trouve automatiquement cliniquement des taux importants d'IL-6 pour le diagnostic de sepsie en environ 25 mn, en utilisant moins qu'une piqûre de doigt de sang.

Dans une glissière microfluidic, les microbeads lacés avec des anticorps se mélangent à une prise de sang pour capter le biomarqueur d'IL-6. Dans une autre glissière, seulement talons contenant l'attache de biomarqueur à une électrode. La tension en marche par l'électrode produit un signe électrique pour chaque talon biomarqueur-lacé, qui est alors converti en niveau de concentration de biomarqueur.

Pour une maladie aiguë, telle que la sepsie, qui progresse très rapidement et peut être potentiellement mortelle, il est utile d'avoir un système qui mesure rapidement ces biomarqueurs nonabundant. Vous pouvez surveillez également fréquemment la maladie pendant qu'elle progresse. »

Écrivez d'abord Dan Wu, le stagiaire de PhD, service de l'industrie mécanique, MIT

Wu de jointure sur le papier est Joel Voldman, un professeur et un chef d'associé du service du génie électrique et de l'informatique, codirecteur du centre médical de réalisation d'appareil électronique, et d'un investigateur principal dans le laboratoire de recherche de l'électronique et des laboratoires de technologie de microsystèmes.

Modèle intégré et automatisé

Les analyses traditionnelles qui trouvent des biomarqueurs de protéine sont les machines encombrantes et chères reléguées aux laboratoires qui exigent environ un millilitre de sang et produisent des résultats en quelques heures. Ces dernières années, on a développé des systèmes portatifs de « remarque-de-soins » qui emploient des microlitres de sang pour obtenir des résultats similaires en environ 30 mn.

Mais les systèmes de remarque-de-soins peuvent être très chers puisque la plupart des composantes optiques coûteuses d'utilisation de trouver les biomarqueurs. Ils captent également seulement un nombre restreint de protéines, on dont soyez parmi les plus abondantes dans le sang. Tous les efforts pour diminuer le prix, rétrécissent en bas des composantes, ou augmentent des gammes de protéine influence négativement leur sensibilité.

Dans leur travail, les chercheurs ont voulu rétrécir des composantes de l'analyse basée sur magnétique, qui est employée souvent dans les laboratoires, sur un dispositif robotisé de microfluidics qui est rugueux plusieurs centimètres carrés. Cela a exigé les talons manipulants les glissières de taille d'un micron et en fabriquant un dispositif dans le laboratoire de technologie de microsystèmes qui a automatisé le mouvement des liquides.

Les talons sont enduits d'un anticorps qui attire l'IL-6, ainsi que d'une peroxydase appelée de catalyse de raifort sauvage d'enzymes. Les talons et la prise de sang sont injectés dans le dispositif, entrant dans une « zone d'analyte-saisie, » qui est fondamentalement une boucle. Le long de la boucle est une pompe péristaltique -- utilisé généralement pour les liquides de réglage -- les soupapes automatiquement commandé par un circuit externe. L'ouverture et la fermeture les soupapes dans des séquences spécifiques diffuse le sang et les talons pour se mélanger ensemble. Après environ 10 mn, les protéines d'IL-6 ont lié aux anticorps sur les talons.

Automatiquement la modification des soupapes force à ce moment-là le mélange dans une plus petite boucle, appelée la « zone de détection, » où elles restent enfermées. Un aimant minuscule rassemble les talons pour un bref lavage avant de les relâcher autour de la boucle. Après environ 10 mn, beaucoup de talons ont collé sur une électrode enduite d'un anticorps indépendant qui attire l'IL-6. À ce moment-là, une solution circule dans la boucle et lave les talons untethered, alors que ceux avec la protéine d'IL-6 restent sur l'électrode.

La solution transporte une molécule spécifique qui réagit à l'enzyme de raifort sauvage pour produire un composé qui répond à l'électricité. Quand une tension est appliquée à la solution, chaque talon restant produit un petit courant. Convertis appelés d'une « ampérométrie » de technique courante de chimie ce courant dans un signe accessible en lecture. Le dispositif compte les signes et prévoit la concentration de l'IL-6.

« Sur leur extrémité, médecins chargez juste dans une prise de sang utilisant une pipette. Puis, ils appuient sur un bouton et 25 mn plus tard ils connaissent la concentration d'IL-6, » Wu dit.

Les utilisations de dispositif environ 5 microlitres de sang, qui est environ un quart le volume sanguin tiré d'une piqûre de doigt et une fraction des 100 microlitres exigés pour trouver des biomarqueurs de protéine dans des analyses basées sur laboratoire. Le dispositif capte des concentrations d'IL-6 aussi inférieures que 16 picograms par millilitre, qui est en dessous des concentrations qui signalent la sepsie, signifiant le dispositif est assez sensible pour fournir cliniquement le dépistage approprié.

Une plate-forme générale

Le modèle actuel a huit glissières indépendantes de microfluidics pour mesurer autant de différents biomarqueurs ou prises de sang en parallèle. Différents anticorps et enzymes peuvent être employés dans des glissières indépendantes pour trouver différents biomarqueurs, ou différents anticorps peuvent être employés dans la même glissière pour trouver plusieurs biomarqueurs simultanément.

Ensuite, les chercheurs planification pour produire une Commission des biomarqueurs importants de sepsie pour le dispositif à la saisie, y compris l'interleukine 6, l'interleukine 8, la protéine C réactive, et le procalcitonin. Mais il n'y a réellement aucune limite à combien de différents biomarqueurs le dispositif peut mesurer, pour toute maladie, Wu dit. Notamment, plus de 200 biomarqueurs de protéine pour différentes maladies et conditions ont été reconnus par les États-Unis Food and Drug Administration.

« C'est plate-forme très générale, » Wu dit. « Si vous voulez augmenter l'empreinte de pas matérielle du dispositif, vous pouvez écailler et concevoir plus de glissières pour trouver autant de biomarqueurs pendant que vous voulez. »