Eine genaue Überwachung der CD4+ T -Zellzahlen ist für die Bewertung der Immungesundheit und die Führung der Behandlung bei Menschen mit dem menschlichen Immundefizienzvirus (HIV) von entscheidender Bedeutung. Konventionelle Werkzeuge wie die Flusszytometrie sind zwar hochwirksam, sind jedoch teuer, komplex und für die weit verbreitete Verwendung in entfernten oder ressourcenbegrenzten Bereichen nicht geeignet. Viele tragbare Alternativen bleiben durch geringe Empfindlichkeit, komplizierte Probenhandhabung oder hohe Betriebskosten eingeschränkt. Optische und fluoreszenzbasierte Systeme, obwohl fortschrittlich, verschärfen diese Probleme weiterhin mit ihren Wartungs- und Ausrüstungsanforderungen. Aufgrund dieser Einschränkungen besteht ein dringender Bedarf an kostengünstigen, eigenständigen diagnostischen Plattformen, die direkt am Betrag der Pflege eingesetzt werden können, um eine rechtzeitige HIV-Überwachung sicherzustellen.
In einer gemeinsamen Anstrengung haben Forscher der University of Bath und der Nanyang Technological University einen integrierten mikrofluidischen elektrochemischen Biosensor zum Nachweis von CD4+ T -Zellen entwickelt. Ihre Ergebnisse (doi: 10.1038/s41378-025-00893-8), veröffentlicht am 9. April 2025, in Microsystems & NanoengineeringPräsentieren Sie einen Polydimethylsiloxan (PDMS) -basierten Chip mit Goldelektroden, das impedanzbasierte, markierungsfreie Erkennung verwendet. Das Gerät wird auf Einstellungen mit niedriger Ressourcen zugeschnitten und ermöglicht die Minimierung der Handhabungsschritte und die Vereinfachung der Stichprobenverarbeitung und liefert Ergebnisse in klinisch relevanten Schwellenwerten. Dieser Durchbruch markiert einen wichtigen Fortschritt, um die Echtzeit-HIV-Diagnostik außerhalb herkömmlicher Labors zu ermöglichen.
Im Kern des Geräts befindet sich ein mikrofluidischer Chip, der mit Goldelektroden eingebettet ist, wodurch sowohl die Funktionalisierung als auch die Erkennungsprozesse on-chip auftreten können. Anti-CD4-Antikörper werden über selbstorganisierte Monoschichten immobilisiert, um die spezifische Bindung von Zielzellen sicherzustellen. Der breite Dynamikbereich des Sensors erfasst sowohl immunoktorisierte als auch gesunde CD4+ -Pegel mit einer Erkennungsgrenze, die erweiterte Immunschwäche identifiziert werden kann. Im Vergleich zu herkömmlichen Bench-Top-Systemen reduziert das mikrofluidische Design die Variation und die manuelle Arbeit erheblich, verbessert die Reproduzierbarkeit und macht das Gerät für die Automatisierung gut geeignet. Spezifitätstests zeigten vernachlässigbare Interferenzen aus Monozyten, Neutrophilen und gemeinsamen Serumproteinen. Der Sensor kann auch mit einem Dekanflussfraktionierungschip zur vorgelagerten Zelltrennung gepaart werden, was ein vollständig modulares System ermöglicht, das die Zell-Isolierung, die Erfassung und die Aufzählung auf einem einzelnen Gerät integriert.
Unser Ziel war es, ein benutzerfreundliches, erschwingliches diagnostisches Tool zu entwickeln, mit dem die hochwertige HIV-Überwachung über zentralisierte Labors hinaus erweitern könnte. Durch die Kombination der elektrochemischen Erfindung mit Mikrofluidik haben wir eine Plattform erstellt, die nicht nur genau und empfindlich, sondern auch skalierbar und kompatibel mit dem Einsatz von Point-of-Care ist. Diese Technologie hat das Potenzial, den Zugang zu HIV -Diagnostik zu demokratisieren, insbesondere in Regionen mit begrenzter medizinischer Infrastruktur. „
Professor Pedro Estrela, der entsprechende Autor der Studie
Mit Blick auf die Zukunft könnte dieser mikrofluidische Biosensor als transformatives Instrument für das HIV-Management in unterversorgten Regionen dienen und sperrige Laborinstrumente durch tragbare, batteriebetriebene Alternativen ersetzen. Das flexible Design unterstützt die Integration der automatisierten Probenverarbeitung und der Multiplex -Erkennung anderer Immunmarker oder Krankheitserreger. In den nächsten Entwicklungsstadien wird der DFF -Chip für Vollbluttests, klinische Validierung und Verfeinerung der Benutzeroberflächen für die Bereitstellung von Feldtests integriert. Letztendlich könnte diese Technologie zu robusten Point-of-Care-Plattformen führen, die die frühzeitige Diagnose unterstützen, die Behandlung der Behandlungen stärken und die gleichmäßige Bereitstellung der Gesundheitsversorgung bei den globalen HIV-Kontrollbemühungen fördern.
Quellen:
Białas, K., et al. (2025). Electrochemical microfluidic biosensor for the detection of CD4+ T cells. Microsystems & Nanoengineering. doi.org/10.1038/s41378-025-00893-8.
