WVU:n biolääketieteen insinööri saa 1,2 miljoonaa dollaria punkkien välittämien infektioiden varhaisen havaitsemisen parantamiseksi

WVU:n biolääketieteen insinööri saa 1,2 miljoonaa dollaria punkkien välittämien infektioiden varhaisen havaitsemisen parantamiseksi

Länsi-Virginian yliopiston biolääketieteen insinöörin johtama tiimi työskentelee harkitakseen uudelleen tapaa, jolla lääketieteen ammattilaiset diagnosoivat punkkien välittämiä infektioita, kuten Lymen tautia.

Soumya Srivastava, Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources -yliopiston apulaisprofessori, kehittää työkalua, joka havaitsee punkkien välittämät sairaudet nopeammin käyttämällä verinäytettä yhdellä sirulla. Srivastavan mallin tavoitteena on havaita sairaus 1-2 viikon kuluessa tartunnan ilmaantumisesta, kun taas nykyiset lähestymistavat perustuvat oirepohjaiseen kyselyyn - joka voi kysyä, onko henkilöllä kuumetta tai ihottumaa - ja testejä, jotka ovat luotettavia vasta useita viikkoja tartunnan jälkeen.

Srivastavan hankkeelle myönnettiin äskettäin 1,2 miljoonaa dollaria National Science Foundationin ja National Institutes of Healthin yhteisaloitteena.

Punkkien levittämät taudinaiheuttajat voivat tarttua ihmisiin tartunnan saaneiden punkkien pureman kautta. Nämä punkit voivat siirtää bakteereita, viruksia tai loisia. Srivastavan ponnistelut voivat tuottaa kipeästi kaivatun työkalun taistelussa punkkien välittämiä tauteja vastaan, jotka ovat lisääntyneet viime vuosina. Yhdysvalloissa on nyt noin 30 000 Lymen tautitapausta vuosittain, kun vuonna 2010 niitä oli 22 000, Tautien valvonta- ja ehkäisykeskusten mukaan.

Punkkien välittämät taudit voivat aiheuttaa vakavaa sairastuvuutta ja kuolleisuutta, ja ne ovat lisääntyneet merkittävästi Yhdysvalloissa viimeisten 15–20 vuoden aikana. Tämä projekti luo nopean, herkän ja leimattoman diagnostisen työkalun varhaisen havaitsemisen ja niiden rinnakkaisinfektioiden parantamiseksi diagnosoimattomien ja myöhään diagnosoitujen sairauksien komplikaatioiden ja kuolemien vähentämiseksi.

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

Srivastavan tutkimus käsittää mikrofluidiikan, sensorien ja koneoppimisen monitieteisen käytön. Nämä tekijät mahdollistavat punkkien välittämien infektioiden paremman diagnosoinnin ei-invasiivisen, edullisen, nopean ja käyttäjäystävällisen työkalun avulla.

Kun potilaalta on otettu verinäyte, laite analysoi solut. Kaikilla soluilla on joukko dielektrisiä ominaisuuksia, kuten permittiivisyys ja johtavuus, jotka ovat ainutlaatuisia solukalvolle ja solun sytoplasmalle, Srivastava selitti. Nämä ominaisuudet riippuvat suuresti solun tilasta, kuten siitä, onko se normaali vai epänormaali.

Ainutlaatuiset ominaisuudet riippuvat solun muodosta ja koosta; jos kalvo on karkea, sileä tai vuotava; ja mitä solun sisällä tapahtuu.

"Periaatteessa mittaamme näitä ominaisuuksia mikrofluidisirustamme", hän sanoi, "ja anturista tuleva sähköinen signaali auttaa meitä määrittämään, onko kyseessä infektio vai ei. Tämä tekniikka tunnetaan dielektroforeesina."

Heti kun muutama tippa verta pääsee laitteeseen, ne lajitellaan sähkökentän avulla solujen kunnon, koon ja muodon mukaan. Lajiteltujen solujen kapasitanssin perusarvo, jonka anturi näyttää, ja tämä antaa meille mahdollisuuden päätellä tartunnan tyyppi, Srivastava sanoi.

"Koneoppimista käytetään tekemään tästä työkalusta vankka ja herkkä, ja se havaitsee useita infektioita muutamassa minuutissa."

Projektista ainutlaatuisempaa tekee sen kyky havaita useita punkkien välittämiä infektioita samanaikaisesti ja oikea-aikaisesti.

"Lisäksi alustamme havaitsee ei-invasiivisesti anaplasmoosin, babesioosin ja Lymen taudin varhaisessa vaiheessa verrattuna muihin käytettävissä oleviin tekniikoihin, jotka testaavat neljästä kuuteen viikkoa infektion kehittymisen jälkeen", Srivastava sanoi. "Useimmat tällä hetkellä saatavilla olevat testit ovat oirepohjaisia ​​ja oireet ilmaantuvat neljästä kuuteen viikkoa punkin pureman jälkeen. Alustamme voi havaita nämä sairaudet varhaisessa vaiheessa kannettavalla diagnostiikkatyökalulla yhdestä kahteen viikossa ja alle 30 minuutissa. Jos onnistuu, tämä." Työkalu voi olla hyödyllinen monissa terveyssovelluksissa punkkien levittämien sairauksien lisäksi.

"Nopea havaitseminen voisi vähentää sairaalahoitojen ja lääkärikäyntien riskiä ja estää taudin kehittymisen krooniseksi, elinikäiseksi tilaksi."

Lähde:

Länsi-Virginian yliopisto

.