Biomedicinski inženir WVU bo prejel 1,2 milijona dolarjev za izboljšanje zgodnjega odkrivanja okužb, ki jih prenašajo klopi

Biomedicinski inženir WVU bo prejel 1,2 milijona dolarjev za izboljšanje zgodnjega odkrivanja okužb, ki jih prenašajo klopi

Ekipa, ki jo vodi biomedicinski inženir z Univerze West Virginia, si prizadeva ponovno razmisliti o tem, kako zdravstveni delavci diagnosticirajo okužbe, ki jih prenašajo klopi, kot je borelioza.

Soumya Srivastava, docentka na Visoki šoli za inženiring in mineralne vire Benjamina M. Statlerja, razvija orodje, ki hitreje odkrije bolezni, ki jih prenašajo klopi, z uporabo vzorca krvi na enem samem čipu. Srivastavin model je namenjen odkrivanju bolezni v enem do dveh tednih po pojavu okužbe, medtem ko se obstoječi pristopi opirajo na vprašalnik, ki temelji na simptomih - ki lahko vpraša, ali ima oseba vročino ali izpuščaj - in teste, ki so zanesljivi le vsaj nekaj tednov po okužbi.

Srivastavin projekt je bil nedavno nagrajen z 1,2 milijona dolarjev kot skupna pobuda Nacionalne znanstvene fundacije in Nacionalnega inštituta za zdravje.

Povzročitelji bolezni, ki jih prenašajo klopi, se lahko prenesejo na človeka z vbodom okuženega klopa. Ti klopi lahko prenašajo bakterije, viruse ali parazite. Prizadevanja Srivastave bi lahko ustvarila zelo potrebno orodje v boju proti boleznim, ki jih prenašajo klopi, ki so v zadnjih letih močno narasle. Po podatkih centrov za nadzor in preprečevanje bolezni je v ZDA zdaj okoli 30.000 primerov lymske borelioze letno v primerjavi z 22.000 leta 2010.

Bolezni, ki jih prenašajo klopi, lahko povzročijo resno obolevnost in umrljivost in so se v zadnjih 15 do 20 letih v Združenih državah močno povečale. Ta projekt bo ustvaril hitro, občutljivo diagnostično orodje brez nalepk za izboljšanje zgodnjega odkrivanja in njihovih sočasnih okužb ter zmanjšanje zapletov in smrti zaradi nediagnosticiranih in prepozno diagnosticiranih bolezni.

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

Srivastavine raziskave bodo vključevale interdisciplinarno uporabo mikrofluidike, senzorjev in strojnega učenja. Ti dejavniki bodo omogočili izboljšano diagnozo okužb, ki jih prenašajo klopi, z neinvazivnim, cenovno dostopnim, hitrim in uporabniku prijaznim orodjem.

Po odvzemu vzorca krvi pacientu naprava analizira celice. Vse celice imajo niz dielektričnih lastnosti, kot sta prepustnost in prevodnost, ki so edinstvene za celično membrano in celično citoplazmo, je pojasnil Srivastava. Te lastnosti so močno odvisne od stanja celice, na primer od tega, ali je normalna ali nenormalna.

Edinstvene lastnosti so odvisne od oblike in velikosti celice; če je membrana hrapava, gladka ali pušča; in kaj se dogaja znotraj celice.

"V bistvu te lastnosti merimo na našem mikrofluidnem čipu," je rekla, "in električni signal, ki prihaja iz senzorja, nam bo pomagal ugotoviti, ali obstaja okužba ali ne. Ta tehnika je znana kot dielektroforeza."

Takoj ko pride nekaj kapljic krvi v napravo, jih električno polje razvrsti glede na stanje, velikost in obliko celic. Razvrščene celice bodo imele osnovno vrednost kapacitivnosti, ki jo bo prikazal senzor, kar nam bo omogočilo, da sklepamo o vrsti okužbe, je dejal Srivastava.

"Strojno učenje bo uporabljeno, da bo to orodje robustno in občutljivo ter bo v nekaj minutah zaznalo več okužb."

Kar dela projekt še bolj edinstven, je njegova sposobnost hkratnega in pravočasnega odkrivanja več okužb, ki jih prenašajo klopi.

"Poleg tega bo naša platforma neinvazivno odkrila anaplazmozo, babeziozo in boreliozo v zgodnji fazi v primerjavi z drugimi razpoložljivimi tehnikami, ki testirajo štiri do šest tednov po razvoju okužbe," je dejal Srivastava. "Večina testov, ki so trenutno na voljo, temelji na simptomih in simptomi se pojavijo štiri do šest tednov po ugrizu klopa. Naša platforma lahko zgodaj odkrije te bolezni s prenosnim diagnostičnim orodjem v enem do dveh tednih in v manj kot 30 minutah. Če je uspešno, to." Orodje je lahko uporabno za različne zdravstvene aplikacije poleg bolezni, ki jih prenašajo klopi.

"Hitro odkrivanje bi lahko zmanjšalo tveganje hospitalizacij in obiskov pri zdravniku ter preprečilo, da bi se bolezen razvila v kronično, vseživljenjsko stanje."

Vir:

Univerza Zahodne Virginije

.