Attenzione: questa pagina è una traduzione automatica di questa pagina originariamente in lingua inglese. Si prega di notare in quanto le traduzioni sono generate da macchine, non tutte le traduzioni saranno perfetti. Questo sito web e le sue pagine web sono destinati ad essere letto in inglese. Ogni traduzione del sito e le sue pagine web possono essere imprecise e inesatte, in tutto o in parte. Questa traduzione è fornita per comodità.

Il sensore novello ha potuto accelerare la diagnosi di sepsi

Un sensore novello progettato dai ricercatori del MIT potrebbe accelerare drammaticamente il trattamento di diagnostica della sepsi, una causa della morte principale negli ospedali degli Stati Uniti che uccide annualmente quasi 250.000 pazienti.

La sepsi accade quando la risposta immunitaria dell'organismo all'infezione avvia una reazione a catena di infiammazione in tutto l'organismo, causante l'alta frequenza cardiaca, l'alta febbre, la dispnea ed altre emissioni. Se lasciato incontrollato, può piombo a scossa settica, dove la pressione sanguigna cade ed organi interrotti. Per diagnosticare la sepsi, medici contano tradizionalmente sui vari strumenti diagnostici, compreso le funzioni vitali, le analisi del sangue ed altre rappresentazione e prove di laboratorio.

Negli ultimi anni, i ricercatori hanno trovato i biomarcatori della proteina nel sangue che sono indicatori in anticipo di sepsi. Un candidato di promessa è interleukin-6 (IL-6), una proteina prodotta in risposta ad infiammazione. Nei pazienti di sepsi, i livelli IL-6 possono aumentare ore prima che altri sintomi comincino a mostrare. Ma anche a questi livelli elevati, la concentrazione di questa proteina nel sangue è troppo in basso globale affinchè le unità tradizionali di analisi lo individui rapidamente.

In un articolo che è presentato questa settimana all'assistenza tecnica nella conferenza di biologia e della medicina, i ricercatori del MIT descrivono ad un sistema basato microfluidics che individua automaticamente clinicamente i livelli significativi di IL-6 per la diagnosi di sepsi in circa 25 minuti, usando di meno che una puntura della barretta di sangue.

In un canale microfluidic, le microperle retinate con gli anticorpi si mescolano con un campione di sangue per catturare il biomarcatore IL-6. In altro canale, soltanto perle che contengono l'attaccatura di biomarcatore ad un elettrodo. La tensione corrente tramite l'elettrodo produce un segnale elettrico per ogni perla biomarcatore-retinata, che poi è convertita in livello di concentrazione di biomarcatore.

Per una malattia acuta, quale sepsi, che progredisce molto rapido e può essere pericolosa, è utile avere un sistema che misura rapido questi biomarcatori nonabundant. Potete egualmente frequentemente riflettete la malattia mentre progredisce.„

Primo autore Dan Wu, studente di PhD, dipartimento di ingegneria meccanica, MIT

Wu unentesi sul documento è Joel Voldman, un professore e un capo del socio del dipartimento di ingegneria elettrica e dell'informatica, co-direttore del centro medico di realizzazione dell'apparecchio elettronico e un ricercatore principale nel laboratorio di ricerca di elettronica e dei laboratori della tecnologia di microsistemi.

Progettazione integrata e automatizzata

Le analisi tradizionali che individuano i biomarcatori della proteina sono commputer ingombranti e costosi relegati ai laboratori che richiedono circa un millilitro di sangue e forniscono i risultati nelle ore. Negli ultimi anni, i sistemi portatili “di punto-de-cura„ sono stati messi a punto che usano i microliters di sangue per ottenere risultati simili in circa 30 minuti.

Ma i sistemi di punto-de-cura possono essere molto costosi poiché la maggior parte delle componenti ottiche costose di uso individuare i biomarcatori. Egualmente catturano soltanto un piccolo numero di proteine, molte di cui sono fra più abbondanti quelle nel sangue. Tutti gli sforzi per fare diminuire il prezzo, si restringono giù le componenti, o aumentano gli intervalli della proteina negativamente urta la loro sensibilità.

Nel loro lavoro, i ricercatori hanno voluto restringere le componenti all'dell'analisi basata a magnetica, che è usata spesso in laboratori, su un'unità automatizzata di microfluidics che è approssimativamente parecchi centimetri quadrati. Quello ha richiesto le perle di manipolazione nei canali micron di taglia e nel da costruzione un'unità nel laboratorio della tecnologia di microsistemi che ha automatizzato il movimento dei liquidi.

Le perle sono ricoperte d'anticorpo che attira IL-6 come pure un enzima di catalisi ha chiamato la perossidasi del rafano. Le perle ed il campione di sangue sono iniettati nell'unità, prendparteente “ad una zona di analito-bloccaggio,„ che è basicamente un ciclo. Lungo il ciclo è una pompa peristaltica -- comunemente usato per i liquidi gestenti -- con le valvole gestite automaticamente da un circuito esterno. L'apertura e chiudere delle valvole nelle sequenze specifiche fanno circolare il sangue e le perle per mescolarsi insieme. Dopo circa 10 minuti, le proteine IL-6 hanno limitato agli anticorpi sulle perle.

Automaticamente modificare le valvole a quel tempo forza la miscela in un più piccolo ciclo, chiamato “la zona di rilevazione,„ dove restano intrappolate. Un magnete minuscolo raccoglie le perle per un breve lavaggio prima del rilascio loro intorno al ciclo. Dopo circa 10 minuti, molte perle hanno attaccato su un elettrodo ricoperto d'anticorpo separato che attira IL-6. A quel tempo, una soluzione sfocia nel ciclo e lava le perle untethered, mentre quelle con proteina IL-6 rimangono sull'elettrodo.

La soluzione porta una molecola specifica che reagisce all'enzima del rafano per creare un composto che risponde all'elettricità. Quando una tensione si applica alla soluzione, ogni perla restante crea una piccola corrente. Una tecnica comune di chimica chiamata “amperometria„ converte quella corrente in segnale leggibile. L'unità conta i segnali e calcola la concentrazione di IL-6.

“Sulla loro estremità, medici carichi appena in un campione di sangue facendo uso di una pipetta. Poi, stampano un bottone e 25 minuti più successivamente conoscono la concentrazione IL-6,„ Wu dice.

Gli usi dell'unità circa 5 microliters di sangue, che è circa un quarto il volume di sangue ricavato da una puntura della barretta e da una frazione dei 100 microliters richiesti per individuare i biomarcatori della proteina alle nelle analisi basate a laboratorio. L'unità cattura le concentrazioni IL-6 basse quanto 16 picograms per millilitro, che è sotto le concentrazioni che segnalano la sepsi, significante l'unità è abbastanza sensibili fornire clinicamente la rilevazione pertinente.

Una piattaforma generale

La progettazione corrente ha otto canali separati di microfluidics per misurare altrettanti biomarcatori o campioni di sangue differenti parallelamente. Gli anticorpi e gli enzimi differenti possono essere utilizzati nei canali separati per individuare i biomarcatori differenti, o gli anticorpi differenti possono essere utilizzati nello stesso canale per individuare simultaneamente parecchi biomarcatori.

Dopo, i ricercatori pianificazione creare un comitato dei biomarcatori importanti di sepsi per l'unità al bloccaggio, compreso interleukin-6, interleukin-8, proteina C-reattiva e procalcitonin. Ma non c'è realmente limite a quanti biomarcatori differenti l'unità può misurare, per qualsiasi malattia, Wu dice. Considerevolmente, più di 200 biomarcatori della proteina per varie malattie e le circostanze sono stati approvati dagli Stati Uniti Food and Drug Administration.

“Questa è piattaforma molto generale,„ Wu dice. “Se volete aumentare l'orma fisica dell'unità, potete sottoporre a operazioni di disgaggio su e progettare più canali per individuare altrettanti biomarcatori mentre volete.„