Neues mikrofluidisches Gerät bringt erschwingliche Nierentests bis zur Pflege

Die chronische Nierenerkrankung (CKD) betrifft weltweit über 800 Millionen Menschen und wird häufig zu spät diagnostiziert, um eine wirksame Intervention zu erhalten. Der frühe Nachweis hängt von der genauen Messung von Biomarkern wie Kreatinin und dem Urinalbumin-zu-Creatinin-Verhältnis (UACR) ab. Während Urintests nicht invasiv und informativ sind, sind Standardmethoden zeitaufwändig, kostspielig und erfordern spezielle Einrichtungen. Bestehende Point-of-Care-Geräte bieten Komfort, bleiben jedoch für viele Benutzer unerschwinglich teuer oder technisch komplex. Daher besteht ein dringender Bedarf an einer robusten, erschwinglichen und benutzerfreundlichen Plattform, um das Harnkreatinin mit klinischer Präzision zu messen. Aufgrund dieser Herausforderungen sind neue Ansätze erforderlich, um zugängliche diagnostische Tools für das CKD -Screening und -überwachung zu entwickeln.

Forscher der Universität von Manitoba haben in Zusammenarbeit mit klinischen und technischen Partnern ein kostengünstiges, passives mikrofluidisches Gerät für Urinkreatinin-Tests entwickelt. Veröffentlicht (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) am 2. April 2025 in Microsystems & NanoengineeringDie Studie beschreibt das Design, die Herstellung und die Validierung des „UCR-Chip“. Dieses Gerät verwendet eine farbbasierte JAFFE-Reaktion und ein druckausgleiches Durchflusssystem, um schnelle, stabile Messungen zu liefern. Durch die Beseitigung der Notwendigkeit von externen Pumpen oder Elektrizität ebnet der UCR-Chip den Weg für erschwingliche, dezentrale Nierenfunktionstests.

Der UCR-CHIP integriert zwei wichtige Innovationen: ein Passive 2-Phasen-Druckkompensationssystem (2-PPC) und ein mikrofluidisches Kanalnetzwerk, das für ein präzises 1: 5-Mischverhältnis zwischen Urin und Reagenz entwickelt wurde. Dieses Setup gewährleistet konsistente chemische Reaktionen und eine schnelle Stabilisierung des kolorimetrischen Signals. Unter Verwendung der Jaffe -Reaktion, die einen Orangenkomplex erzeugt, wenn Kreatinin unter alkalischen Bedingungen mit Pikrinsäure interagiert, ermöglicht der Chip quantifizierbare optische Messwerte über eine USB -Mikroskopplattform. Die Signalstabilisierung wird innerhalb von 7 Minuten erreicht, und der ChIP hält die Erkennungsstabilität über 30 Minuten aufrecht-eine signifikante Verbesserung gegenüber herkömmlichen Assays. Die technische Validierung zeigte einen dynamischen linearen Erkennungsbereich von bis zu 40 mm und eine niedrige Nachweisgrenze von 0,521 mm, die den gesamten klinischen Bereich abdeckt. Im Vergleich zu kommerziellen Point-of-Care-Systemen zeigte der UCR-Chip eine vergleichbare oder bessere Genauigkeit und weniger Eingriffe durch künstliche Urinmatrizen. Darüber hinaus verbessert das optimierte Fenster für linsenförmige Beobachtungsfenster mit einem Flussdauerer die Signalgleichmäßigkeit und verkürzt die Füllzeit. Das Gerät ist mit trockener Filmlithographie für hohe Präzision hergestellt und ist sowohl skalierbar als auch reproduzierbar. Zusammen machen diese Funktionen den UCR-Chip zu einer attraktiven Plattform für tragbare Diagnose.

Unser Ziel war es, ein diagnostisches Tool zu erstellen, das so einfach zu verwenden ist wie ein Glukose-Teststreifen, jedoch mit der Genauigkeit eines laborbasierten Kreatinin-Assays. Der UCR-Chip erfüllt diesen Bedarf, indem die mikrofluidische Präzision mit benutzerfreundlichem Design kombiniert wird. Es hat das Potenzial, die Art und Weise zu verändern, wie wir Nierenerkrankungen erkennen und behandeln, insbesondere in unterressernden Umgebungen. „

Dr. Francis Lin, Co-Senior-Autor

Dr. Lin betonte die Erschwinglichkeit und Skalierbarkeit des Geräts als wichtige Vorteile für die weit verbreitete Bereitstellung der öffentlichen Gesundheit.

Über das CKD-Screening hinaus bietet der UCR-Chip eine breitere Plattform für die Gesundheitsüberwachung in Echtzeit in verschiedenen Szenarien, von Sportmedizin bis hin zu mütterlicher Versorgung und Drogentests. Die Forscher stellen sich vor, diesen Chip mit einem ähnlichen Urinalbumin -mikrofluidischen Gerät zur gleichzeitigen UACR -Messung zu integrieren, einem entscheidenden Marker für Nierenschäden. Das Design eignet sich auch für zukünftige Upgrades unter Verwendung enzymatischer Assays oder Fluoreszenzbasis-Nachweis für eine verbesserte Spezifität. Mit seinem kompakten, kostengünstigen und elektrisch-freien Format stellt der UCR-Chip einen wichtigen Schritt in Richtung einer gerechten Diagnostikpunkt-Diagnostik dar, die sowohl auf die klinische als auch auf häusliche Umgebungen zugeschnitten ist.

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