WVU biomedicinsk ingeniør vil modtage $1,2 millioner for at forbedre tidlig opdagelse af flåtbårne infektioner

WVU biomedicinsk ingeniør vil modtage $1,2 millioner for at forbedre tidlig opdagelse af flåtbårne infektioner

Et team ledet af en biomedicinsk ingeniør fra West Virginia University arbejder på at gentænke og gentænke den måde, læger diagnosticerer flåtbårne infektioner som Lyme-sygdom på.

Soumya Srivastava, en assisterende professor ved Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources, udvikler et værktøj, der hurtigere opdager flåtbårne sygdomme ved hjælp af en blodprøve på en enkelt chip. Srivastavas model sigter mod at opdage sygdom inden for en til to uger efter, at en infektion dukker op, mens eksisterende tilgange er afhængige af et symptombaseret spørgeskema - som kan spørge, om en person har feber eller udslæt - og test, der kun er pålidelige mindst flere uger efter infektion.

Srivastavas projekt blev for nylig tildelt 1,2 millioner dollars som et fælles initiativ fra National Science Foundation og National Institutes of Health.

Flåtbårne patogener kan overføres til mennesker gennem bid af inficerede flåter. Disse flåter kan overføre bakterier, vira eller parasitter. Srivastavas indsats kan producere et tiltrængt værktøj i kampen mod flåtbårne sygdomme, som er steget kraftigt de seneste år. Der er nu omkring 30.000 tilfælde af Lyme-sygdom årligt i USA, op fra 22.000 i 2010, ifølge Centers for Disease Control and Prevention.

Flåtbårne sygdomme kan forårsage alvorlig sygelighed og dødelighed og er steget markant i USA i løbet af de sidste 15 til 20 år. Dette projekt vil skabe et hurtigt, følsomt og etiketfrit diagnostisk værktøj til at forbedre tidlig påvisning og deres co-infektioner for at reducere komplikationer og dødsfald fra udiagnosticerede og sent diagnosticerede sygdomme."

Soumya Srivastava, assisterende professor, Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources

Srivastavas forskning vil involvere tværfaglig brug af mikrofluidik, sensorer og maskinlæring. Disse faktorer vil muliggøre forbedret diagnosticering af flåtbårne infektioner via et ikke-invasivt, overkommeligt, hurtigt og brugervenligt værktøj.

Efter at have taget en blodprøve fra en patient, analyserer enheden cellerne. Alle celler har et sæt dielektriske egenskaber, såsom permittivitet og ledningsevne, der er unikke for cellemembranen og cellecytoplasmaet, forklarede Srivastava. Disse egenskaber afhænger i høj grad af cellens tilstand, såsom om den er normal eller unormal.

De unikke egenskaber afhænger af cellens form og størrelse; hvis membranen er ru, glat eller utæt; og hvad der sker inde i cellen.

"Dybest set måler vi disse egenskaber på vores mikrofluidchip," sagde hun, "og det elektriske signal, der kommer fra sensoren, vil hjælpe os med at bestemme, om der er en infektion eller ej. Denne teknik er kendt som dielektroforese."

Så snart et par dråber blod kommer ind i apparatet, sorteres de efter et elektrisk felt i henhold til cellernes tilstand, størrelse og form. De sorterede celler vil have en baseline kapacitansværdi, som vil blive vist af sensoren, og dette vil give os mulighed for at udlede typen af ​​infektion, sagde Srivastava.

"Maskinlæring vil blive brugt til at gøre dette værktøj robust og følsomt, og detekterer flere infektioner inden for få minutter."

Det, der gør projektet endnu mere unikt, er dets evne til at opdage flere skovflåtbårne infektioner samtidigt og rettidigt.

"Derudover vil vores platform non-invasivt opdage anaplasmose, babesiosis og borreliose på et tidligt tidspunkt sammenlignet med de andre tilgængelige teknikker, der tester fire til seks uger efter infektionen udvikler sig," sagde Srivastava. "De fleste tests, der i øjeblikket er tilgængelige, er symptombaserede, og symptomer opstår fire til seks uger efter et flåtbid. Vores platform kan opdage disse sygdomme tidligt ved hjælp af et bærbart diagnostisk værktøj inden for en til to uger og på mindre end 30 minutter. Hvis det lykkes, dette." Værktøjet kan være nyttigt til en række sundhedsapplikationer ud over flåtbårne sygdomme.

"Hurtig opdagelse kan reducere risikoen for hospitalsindlæggelser og lægebesøg og forhindre sygdommen i at udvikle sig til en kronisk, livslang tilstand."

Kilde:

West Virginia University

.