Новото микрофлуидно устройство осигурява достъпно изследване на бъбреците

Новото микрофлуидно устройство осигурява достъпно изследване на бъбреците

Хроничното бъбречно заболяване (ХБЗ) засяга над 800 милиона души по света и често се диагностицира твърде късно, за да получи ефективна намеса. Ранното откриване зависи от точното измерване на биомаркери като креатинин и съотношение албумин към креатинин в урината (UACR). Докато изследването на урината е неинвазивно и информативно, стандартните методи отнемат време, скъпи са и изискват специализирани съоръжения. Съществуващите устройства на място осигуряват удобство, но остават непосилно скъпи или технически сложни за много потребители. Следователно има спешна нужда от стабилна, достъпна и лесна за употреба платформа за измерване на креатинина в урината с клинична точност. Поради тези предизвикателства са необходими нови подходи за разработване на достъпни диагностични инструменти за скрининг и наблюдение на ХБН.

Изследователи от Университета на Манитоба, в сътрудничество с клинични и технически партньори, са разработили евтино пасивно микрофлуидно устройство за тестване на креатинин в урината. Публикувано (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) на 2 април 2025 г. вМикросистеми и наноинженерствоПроучването описва дизайна, производството и валидирането на „UCR чипа“. Това устройство използва базирана на цвят JAFFE реакция и система за поток с балансирано налягане, за да осигури бързи и стабилни измервания. Като елиминира необходимостта от външни помпи или електричество, UCR чипът проправя пътя за достъпно, децентрализирано тестване на бъбречната функция.

UCR-CHIP интегрира две ключови иновации: пасивна 2-фазна система за компенсиране на налягането (2-PPC) и микрофлуидна канална мрежа, проектирана за прецизно съотношение на смесване 1:5 между урина и реагент. Тази настройка осигурява последователни химически реакции и бързо стабилизиране на колориметричния сигнал. Използвайки реакцията на Jaffe, която произвежда оранжев комплекс, когато креатининът взаимодейства с пикринова киселина при алкални условия, чипът позволява количествено измерими оптични показания чрез USB платформа за микроскоп. Стабилизирането на сигнала се постига в рамките на 7 минути, а ChIP поддържа стабилност на откриването в продължение на 30 минути - значително подобрение спрямо традиционните анализи. Техническото валидиране демонстрира динамичен линеен обхват на откриване до 40 mm и ниска граница на откриване от 0,521 mm, покривайки целия клиничен обхват. В сравнение с търговските системи за здравно обслужване, UCR чипът демонстрира сравнима или по-добра точност и по-малка намеса от матрици с изкуствена урина. В допълнение, оптимизираният прозорец за лещовидни прозорци за наблюдение с продължителност на потока подобрява равномерността на сигнала и съкращава времето за пълнене. Устройството е произведено чрез литография със сух филм за висока прецизност и е едновременно мащабируемо и възпроизводимо. Заедно тези функции правят UCR чипа привлекателна платформа за преносима диагностика.

Нашата цел беше да създадем диагностичен инструмент, който да е толкова лесен за използване като тест лентата за глюкоза, но с точността на лабораторен тест за креатинин. UCR чипът отговаря на тази нужда, като съчетава микрофлуидна прецизност с удобен за потребителя дизайн. Има потенциала да промени начина, по който откриваме и лекуваме бъбречни заболявания, особено в условия с недостатъчни ресурси. “

Д-р Франсис Лин, съ-старши автор

Д-р Лин подчерта достъпността и скалируемостта на устройството като важни предимства за широко разпространено внедряване в общественото здравеопазване.

Освен скрининга за ХБН, UCR чипът осигурява по-широка платформа за наблюдение на здравето в реално време при различни сценарии, от спортна медицина до грижи за майката и тестване на лекарства. Изследователите предвиждат интегрирането на този чип с подобно микрофлуидно устройство за албумин в урината за едновременно измерване на UACR, решаващ маркер за увреждане на бъбреците. Дизайнът също така се поддава на бъдещи надстройки с помощта на ензимни анализи или базирано на флуоресценция откриване за подобрена специфичност. Със своя компактен, рентабилен и свободен от електричество формат, UCR чипът представлява важна стъпка към справедлива диагностика на място, съобразена както с клиничната, така и с домашната среда.

източници: