Nové mikrofluidní zařízení přináší cenově dostupné testování ledvin do péče

Nové mikrofluidní zařízení přináší cenově dostupné testování ledvin do péče

Chronické onemocnění ledvin (CKD) postihuje více než 800 milionů lidí na celém světě a je často diagnostikováno příliš pozdě na to, aby bylo možné účinně zasáhnout. Včasná detekce závisí na přesném měření biomarkerů, jako je kreatinin a poměr albuminu ke kreatininu v moči (UACR). Zatímco testování moči je neinvazivní a informativní, standardní metody jsou časově náročné, nákladné a vyžadují specializovaná zařízení. Stávající zařízení point-of-care poskytují pohodlí, ale pro mnoho uživatelů zůstávají neúměrně drahé nebo technicky složité. Proto existuje naléhavá potřeba robustní, cenově dostupné a uživatelsky přívětivé platformy pro měření kreatininu v moči s klinickou přesností. Kvůli těmto výzvám jsou zapotřebí nové přístupy k vývoji dostupných diagnostických nástrojů pro screening a sledování CKD.

Výzkumníci z University of Manitoba ve spolupráci s klinickými a technickými partnery vyvinuli levné pasivní mikrofluidní zařízení pro testování kreatininu v moči. Publikováno (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) dne 2. dubna 2025 vMikrosystémy a nanoinženýrstvíStudie popisuje návrh, výrobu a validaci „čipu UCR“. Toto zařízení využívá reakci JAFFE na bázi barev a tlakově vyvážený průtokový systém k poskytování rychlých a stabilních měření. Odstraněním potřeby externích pump nebo elektřiny dláždí čip UCR cestu pro cenově dostupné decentralizované testování funkce ledvin.

UCR-CHIP integruje dvě klíčové inovace: pasivní 2-fázový systém kompenzace tlaku (2-PPC) a síť mikrofluidních kanálů navrženou pro přesný směšovací poměr mezi močí a činidlem 1:5. Toto nastavení zajišťuje konzistentní chemické reakce a rychlou stabilizaci kolorimetrického signálu. Pomocí Jaffeovy reakce, která vytváří oranžový komplex, když kreatinin interaguje s kyselinou pikrovou v alkalických podmínkách, čip umožňuje kvantifikovatelné optické odečty prostřednictvím platformy USB mikroskopu. Stabilizace signálu je dosažena během 7 minut a ChIP udržuje stabilitu detekce po dobu 30 minut – významné zlepšení oproti tradičním testům. Technická validace prokázala dynamický lineární rozsah detekce až 40 mm a nízký detekční limit 0,521 mm, pokrývající celý klinický rozsah. Ve srovnání s komerčními systémy point-of-care čip UCR prokázal srovnatelnou nebo lepší přesnost a menší zásah umělými matricemi moči. Optimalizované okénko pro lentikulární pozorovací okénka s dobou toku navíc zlepšuje rovnoměrnost signálu a zkracuje dobu plnění. Zařízení je vyrobeno pomocí litografie se suchým filmem pro vysokou přesnost a je škálovatelné a reprodukovatelné. Společně tyto vlastnosti činí z čipu UCR atraktivní platformu pro přenosnou diagnostiku.

Naším cílem bylo vytvořit diagnostický nástroj, který by se dal snadno používat jako testovací proužek glukózy, ale s přesností laboratorního stanovení kreatininu. Čip UCR splňuje tuto potřebu tím, že kombinuje mikrofluidní přesnost s uživatelsky přívětivým designem. Má potenciál změnit způsob, jakým zjišťujeme a léčíme onemocnění ledvin, zejména v prostředí s nedostatečnými zdroji. “

Dr. Francis Lin, spoluautor

Dr. Lin zdůraznil cenovou dostupnost a škálovatelnost zařízení jako důležité výhody pro široké nasazení v oblasti veřejného zdraví.

Kromě screeningu CKD poskytuje čip UCR širší platformu pro monitorování zdraví v reálném čase v různých scénářích, od sportovní medicíny po péči o matku a testování léků. Vědci předpokládají integraci tohoto čipu s podobným mikrofluidním zařízením pro albumin v moči pro simultánní měření UACR, klíčového markeru poškození ledvin. Design se také hodí pro budoucí upgrady pomocí enzymatických testů nebo detekce na bázi fluorescence pro lepší specificitu. Se svým kompaktním, nákladově efektivním a elektricky nepoužitým formátem představuje čip UCR důležitý krok ke spravedlivé diagnostice v místě péče přizpůsobené klinickému i domácímu prostředí.

Zdroje: