Neues diagnostisches Tool bietet schnelle, kostengünstige Blutuntersuchungen für mehrere Krankheiten

Forscher der Arizona State University haben ein bahnbrechendes diagnostisches Instrument entwickelt, mit dem wir Krankheiten wie Covid-19, Ebola, AIDS oder Lyme-Borreliose erkennen können. Der Test verwendet nur einen einzigen Tropfen Blut, kostet ein paar Dollar und liefert in nur 15 Minuten Ergebnisse.

In einer neuen Studie zeigen die Forscher, dass der Test das Virus erkennen kann, das CoVID-19 mit genauer Genauigkeit verursacht und es klar von anderen Infektionen unterscheidet.

Das neue diagnostische Gerät namens Nasred (von Nanopartikel unterstützte schnelle elektronische Erkennung) ist einfach und tragbar genug, um fast überall verwendet zu werden – von abgelegenen ländlichen Kliniken bis hin zu geschäftigen städtischen Krankenhäusern. Das Tool bietet Laborqualität ohne teure Ausrüstung und erfordert keine spezielle Schulungen, sodass es das Potenzial bietet, ein Game Changer für öffentliche Gesundheit zu werden.

Wir haben die Geschwindigkeit und einfache Verwendung eines schnellen Antigentests mit Empfindlichkeit, der sogar besser ist als laborbasierte Tests. Dies ist sehr schwer zu erreichen. „

Chao Wang, leitender Autor der Studie, Associate Professor an der School of Electrical, Computer and Energy Engineering, Arizona State University

Wang ist Associate Professor beim Biodesign Center für molekulare Design und Biomimetik. Zu ihm gesetzt sich die ASU -Forscher Yeji Choi, Seyedsina Mirjalili, Ashif Ikbal, Sean McClure, Maziyar Kalateh Mohammadi, Scott Clemens, Jose Solano, John Heggland, Tinging Zhang und Jiawei Zuo.

Die Forschung erscheint in der aktuellen Ausgabe des Journals ACS Nano.

Die Ausbreitung von Infektionskrankheiten stoppen

Infektionskrankheiten sind eine der tödlichsten Bedrohungen der Menschheit und verursachen weltweit immense Leiden und wirtschaftliche Schäden. Infektiöse Krankheiten verursachen kollektiv weltweit über 10 Millionen Todesfälle pro JahrAnwesend Und sie sind die häufigste Todesursache in Ländern mit niedrigem Einkommen.

Laut einer Studie, die in BMJ Quality & Safety veröffentlicht wurde, sterben fast 800.000 Amerikaner aufgrund diagnostischer Fehler oder sind jedes Jahr dauerhaft behindert. In vielen dieser Fälle handelt es sich um Infektionen oder Gefäßereignisse, die möglicherweise behandelbar gewesen sind, wenn sie frühzeitig gefangen werden.

In vielen Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen ist der Zugang zu zuverlässigen diagnostischen Tests begrenzt oder nicht vorhanden. Teure Ausrüstung, Mangel an geschulter Personal und lange Abwicklungszeiten tragen zu verzögerten oder fehlenden Diagnosen bei – oft mit tödlichen Folgen.

Ein schneller, erschwinglicher und tragbarer Test wie Nasred würde es ermöglichen, die Gesundheitspersonen weltweit vor Frontline -Anfragen infektionen zu erkennen und zu reagieren, bevor die Ausbrüche außer Kontrolle geraten.

„In vielen Teilen der Welt, einschließlich der USA, verbreiten sich die Krankheiten, aber die Menschen werden oft nicht getestet – selbst auf HIV. Im Idealfall möchten Sie sie regelmäßig testen, um Infektionen früh zu fangen“, sagt Wang. „Zum Beispiel haben Menschen, die Injektionsmedikamente konsumieren, ein höheres Risiko für HIV oder HCV, aber sie leben möglicherweise auf der Straße und sind schwer zu erreichen. Wenn wir sie im Laufe der Zeit nicht konsequent testen, können wir die Chance zum Eingreifen verpassen – bis sie schwerwiegende Komplikationen wie Krebs oder Lebererkrankungen entwickeln, wenn es schwer zu behandeln ist.“

Auffälliges diagnostisches Gold

Im Kern des neuen Tests befinden sich winzige goldene Nanopartikel, die zum Nachweis von extrem geringen Mengen an krankheitsbedingten Proteinen konstruiert wurden. Forscher beschichten diese Nanopartikel mit speziellen Molekülen, die zum Nachweis spezifischer Krankheiten entwickelt wurden.

Einige Nanopartikel tragen Antikörper, winzige Moleküle, die wie Magnete wirken. Antikörper haften an Proteinen, die durch Viren oder Bakterien freigesetzt werden, wenn sie den Körper infizieren. Andere Nanopartikel tragen AntigeneAnwesend Fragmente von Proteinen, die direkt aus Viren oder Bakterien selbst entnommen wurden. Diese ziehen natürlich Antikörper an, die vom Körper produziert werden, um Infektionen zu bekämpfen.

Sobald diese Nanopartikel beschichtet sind, werden sie mit einer winzigen Probe von Körperflüssigkeit kombiniert, wie z. B. einem Blutabfall, Speichel oder Nasenflüssigkeit. Wenn eine Krankheit vorhanden ist, sinken die meisten Nanopartikel auf den Boden des Rohrs. Wenn es keine Krankheit gibt, bleiben sie in der gesamten Flüssigkeit suspendiert.

Das Nasengerät strahlt einen kleinen LED -Lichtstrahl durch die Flüssigkeit oben im Rohr. Das Team baute einen benutzerdefinierten elektronischen Detektor, der erkennt, wie viel Licht durch das Röhrchen kommt. Mehr Licht bedeutet, dass die Nanopartikel auf den Boden gesunken sind und die obere Flüssigkeit klarer lassen, was bedeutet, dass die Krankheit vorhanden ist.

Genau, zugänglich und erschwinglich

Das Gerät ist so empfindlich, dass es Krankheiten auch dann erkennen kann, wenn nur wenige hundert Moleküle in einer winzigen Flüssigkeitsprobe vorhanden sind – nur ein Bruchteil eines einzelnen Tropfens. Dies ist eine fast 100.000 -mal niedrigere Konzentration als die Standard -Labortests.

Zu seinem Versprechen ist die Portabilität und Erschwinglichkeit von Nasred hinzugefügt. Die aktuellen Goldstandards für die Prüfung wie PCR oder ELISA erfordern teure Ausrüstung und geschulte Techniker. Nasred ist kompakt und benutzerfreundlich. Die Forscher schätzen jeden Test kostet 2 US-Dollar und sorgt für den Einsatz in geringen Ressourcen- oder Remote-Standorten ideal.

Nasred hat das Potenzial, eine kritische diagnostische Lücke zu schließen, insbesondere bei Krankheiten, die frühzeitig zu erkennen sind, wie Hepatitis C, HIV oder Lyme -Borreliose. Es ist auch vielversprechend für aufkommende Ausbrüche mit geringer Prävalenz, aber ein hohes Risiko. Solche Krankheiten bleiben oft nicht diagnostiziert, da ein Labortest für nur ein oder zwei Patienten nicht kostengünstig ist. Nasred überbrückt diese Lücke, indem er einen hochempfindlichen Test anbietet, der sofort und wirtschaftlich am Pflegepunkt wirkt.

Während Nasred derzeit kleine, Benchtop -Maschinen zum Drehen und Mischen von Proben benötigt, arbeiten die Forscher daran, den Prozess weiter zu miniaturisieren und zu automatisieren. Mit fortgesetzter Entwicklung könnte die Technologie eines Tages zu einem bequemen Heimtest werden, ähnlich wie vorhandene schnelle Covid-19-Tests. Es hätte jedoch weit überlegene Empfindlichkeit und breitere Anwendungen.

Signifikanter Sprung nach vorne in der Diagnostik

Nasred übertrifft die vorhandenen diagnostischen Standards dramatisch. Die neue Studie zeigt, dass Nasred ungefähr 3.000 -mal empfindlicher ist als ELISA, ein 16 -mal weniger Stichprobenvolumen und die Ergebnisse etwa 30 -mal schneller liefert.

Eine frühere Version der Technologie erkannte Ebola in einer winzigen Blutprobe. „Für die neue Technologie haben wir die Sensibilität bis zum Attomolarbereich gesenkt“, sagt Wang. Das ist wie das Erkennen eines einzelnen Tropfens Tinte in 20 olympischen Schwimmbädern.

Die Technologie verspricht, Viruslasten direkt aus Körperflüssigkeiten zu erkennen, ohne dass die in PCR-basierte Methoden verwendete komplizierte Probenvorbereitung verwendet wird. In vorläufigen Tests mit tatsächlichen Coronavirus-Partikeln erreichte Nasred Empfindlichkeiten, die mit Abbott ID nun vergleichbar waren, ein beliebter molekularer Test für viele Krankheiten wie Covid-19.

„Eine der Stärken unseres Sensors ist, dass er sehr modular ist“, sagt Wang. „Die Nanopartikel sind so konzipiert, dass wir leicht in verschiedenen Proteinen tauschen können, sodass dieselbe Plattform für viele verschiedene Krankheiten angepasst werden kann. Wir haben diesen Ansatz bereits in unseren Forschungen zu Shiga-Toxin-produzierenden E. coli sowie Krebsbiomarkern, Alzheimer-Proteinen, Lyme-Dimse und afrikanischem Feeger und afrikanischem Fieber und afrikanischem Feeger und afrikanischem Feeger angepasst.“

Wang erhielt kürzlich den Emerging Leader Award Award der Bay Area Lyme Foundation und wird die hohe Empfindlichkeit und Portabilität dieser neuen Technologie zur Erkennung einer frühen Lyme -Infektion nutzen.

Während sich die Technologie entwickelt, kann sich ihr Anwendungsbereich über infektiöse Krankheiten hinaus erstrecken. Frühe Erkennung von Krebserkrankungen, Echtzeitüberwachung chronischer Krankheiten und eine verbesserte Überwachung von Bedrohungen im Bereich der öffentlichen Gesundheit sind alle in Reichweite.

Quellen: