Biomedicínský inženýr WVU obdrží 1,2 milionu dolarů na zlepšení včasné detekce infekcí přenášených klíšťaty

Biomedicínský inženýr WVU obdrží 1,2 milionu dolarů na zlepšení včasné detekce infekcí přenášených klíšťaty

Tým vedený biomedicínským inženýrem z West Virginia University pracuje na přehodnocení a přehodnocení způsobu, jakým lékaři diagnostikují infekce přenášené klíšťaty, jako je lymská borelióza.

Soumya Srivastava, odborný asistent na Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources, vyvíjí nástroj, který rychleji odhalí nemoci přenášené klíšťaty pomocí vzorku krve na jediném čipu. Srivastavův model si klade za cíl odhalit onemocnění během jednoho až dvou týdnů od objevení se infekce, zatímco stávající přístupy spoléhají na dotazník založený na symptomech – který se může ptát, zda má člověk horečku nebo vyrážku – a testy, které jsou spolehlivé pouze několik týdnů po infekci.

Projekt Srivastavy byl nedávno oceněn 1,2 milionu $ jako společná iniciativa National Science Foundation a National Institutes of Health.

Patogeny přenášené klíšťaty se mohou na člověka přenést kousnutím infikovaným klíštětem. Tato klíšťata mohou přenášet bakterie, viry nebo parazity. Úsilí Srivastavu by mohlo vytvořit velmi potřebný nástroj v boji proti nemocem přenášeným klíšťaty, které v posledních letech prudce vzrostly. Podle Centra pro kontrolu a prevenci nemocí je nyní ve Spojených státech ročně asi 30 000 případů lymské boreliózy, oproti 22 000 v roce 2010.

Nemoci přenášené klíšťaty mohou způsobit závažnou nemocnost a úmrtnost a za posledních 15 až 20 let se ve Spojených státech výrazně zvýšily. Tento projekt vytvoří rychlý, citlivý a bez označení diagnostický nástroj pro zlepšení včasné detekce a jejich koinfekcí, aby se snížily komplikace a úmrtí na nediagnostikovaná a pozdě diagnostikovaná onemocnění.“

Soumya Srivastava, odborný asistent, Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources

Výzkum Srivastavu bude zahrnovat interdisciplinární využití mikrofluidiky, senzorů a strojového učení. Tyto faktory umožní lepší diagnostiku infekcí přenášených klíšťaty prostřednictvím neinvazivního, cenově dostupného, ​​rychlého a uživatelsky přívětivého nástroje.

Po odebrání vzorku krve od pacienta přístroj analyzuje buňky. Všechny buňky mají soubor dielektrických vlastností, jako je permitivita a vodivost, které jsou jedinečné pro buněčnou membránu a buněčnou cytoplazmu, vysvětlil Srivastava. Tyto vlastnosti silně závisí na stavu buňky, například zda je normální nebo abnormální.

Jedinečné vlastnosti závisí na tvaru a velikosti buňky; pokud je membrána hrubá, hladká nebo netěsná; a co se děje uvnitř buňky.

"V zásadě měříme tyto vlastnosti na našem mikrofluidním čipu," řekla, "a elektrický signál přicházející ze senzoru nám pomůže určit, zda došlo k infekci nebo ne. Tato technika je známá jako dielektroforéza."

Jakmile se do přístroje dostane pár kapek krve, jsou roztříděny elektrickým polem podle stavu, velikosti a tvaru buněk. Vytříděné buňky budou mít základní hodnotu kapacity, která bude zobrazena senzorem, a to nám umožní odvodit typ infekce, řekl Srivastava.

"Strojové učení bude použito k tomu, aby byl tento nástroj robustní a citlivý a během několika minut detekoval více infekcí."

Co dělá projekt ještě unikátnějším, je jeho schopnost detekovat více infekcí přenášených klíšťaty současně a včas.

„Naše platforma navíc neinvazivně odhalí anaplazmózu, babeziózu a lymskou boreliózu v rané fázi ve srovnání s jinými dostupnými technikami, které se testují čtyři až šest týdnů po rozvinutí infekce,“ řekl Srivastava. "Většina aktuálně dostupných testů je založena na příznacích a příznaky se objevují čtyři až šest týdnů po kousnutí klíštětem. Naše platforma dokáže tato onemocnění včas odhalit pomocí přenosného diagnostického nástroje během jednoho až dvou týdnů a za méně než 30 minut. Pokud bude úspěšná, toto." Tento nástroj může být užitečný pro různé zdravotní aplikace kromě nemocí přenášených klíšťaty.

"Rychlá detekce by mohla snížit riziko hospitalizací a návštěv lékaře a zabránit tomu, aby se nemoc rozvinula do chronického, celoživotního stavu."

Zdroj:

West Virginia University

.