Ny mikrofluidisk enhed bringer nyretest til en overkommelig pris

Ny mikrofluidisk enhed bringer nyretest til en overkommelig pris

Kronisk nyresygdom (CKD) rammer over 800 millioner mennesker verden over og diagnosticeres ofte for sent til at modtage effektiv intervention. Tidlig påvisning afhænger af nøjagtig måling af biomarkører såsom kreatinin og urinalbumin-til-kreatinin-forhold (UACR). Mens urintest er ikke-invasiv og informativ, er standardmetoder tidskrævende, dyre og kræver specialiserede faciliteter. Eksisterende point-of-care-enheder giver bekvemmelighed, men forbliver uoverkommeligt dyre eller teknisk komplekse for mange brugere. Derfor er der et presserende behov for en robust, overkommelig og brugervenlig platform til at måle urinkreatinin med klinisk præcision. På grund af disse udfordringer er der behov for nye tilgange til at udvikle tilgængelige diagnostiske værktøjer til CKD-screening og overvågning.

Forskere ved University of Manitoba har i samarbejde med kliniske og tekniske partnere udviklet en billig, passiv mikrofluidisk enhed til urinkreatinintestning. Udgivet (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) den 2. april 2025 iMikrosystemer og nanoteknikUndersøgelsen beskriver design, fremstilling og validering af "UCR-chippen". Denne enhed bruger en farvebaseret JAFFE-reaktion og et trykbalanceret flowsystem for at give hurtige, stabile målinger. Ved at eliminere behovet for eksterne pumper eller elektricitet baner UCR-chippen vejen for overkommelig, decentraliseret nyrefunktionstestning.

UCR-CHIP integrerer to nøgleinnovationer: et passivt 2-faset trykkompensationssystem (2-PPC) og et mikrofluidkanalnetværk designet til et præcist 1:5 blandingsforhold mellem urin og reagens. Denne opsætning sikrer ensartede kemiske reaktioner og hurtig stabilisering af det kolorimetriske signal. Ved at bruge Jaffe-reaktionen, som producerer et orange kompleks, når kreatinin interagerer med picrinsyre under alkaliske forhold, muliggør chippen kvantificerbare optiske aflæsninger via en USB-mikroskopplatform. Signalstabilisering opnås inden for 7 minutter, og chip'en bevarer detektionsstabilitet over 30 minutter - en væsentlig forbedring i forhold til traditionelle analyser. Teknisk validering demonstrerede et dynamisk lineært detektionsområde på op til 40 mm og en lav detektionsgrænse på 0,521 mm, der dækker hele det kliniske område. Sammenlignet med kommercielle point-of-care-systemer viste UCR-chippen sammenlignelig eller bedre nøjagtighed og mindre indgreb fra kunstige urinmatricer. Derudover forbedrer det optimerede vindue til linseformede observationsvinduer med en flowvarighed signalens ensartethed og forkorter påfyldningstiden. Enheden er fremstillet ved hjælp af tørfilmlitografi for høj præcision og er både skalerbar og reproducerbar. Tilsammen gør disse funktioner UCR-chippen til en attraktiv platform for bærbar diagnostik.

Vores mål var at skabe et diagnostisk værktøj, der var lige så nemt at bruge som en glukoseteststrimmel, men med nøjagtigheden af ​​et laboratoriebaseret kreatinin-assay. UCR-chippen opfylder dette behov ved at kombinere mikrofluidisk præcision med brugervenligt design. Det har potentialet til at ændre den måde, vi opdager og behandler nyresygdom på, især i miljøer med mangelfulde ressourcer. “

Dr. Francis Lin, co-senior forfatter

Dr. Lin fremhævede enhedens overkommelighed og skalerbarhed som vigtige fordele for udbredt udbredelse af folkesundheden.

Ud over CKD-screening giver UCR-chippen en bredere platform til sundhedsovervågning i realtid i forskellige scenarier, fra sportsmedicin til mødrepleje og lægemiddeltestning. Forskerne forestiller sig at integrere denne chip med en lignende urinalbumin mikrofluidisk enhed til samtidig måling af UACR, en afgørende markør for nyreskade. Designet egner sig også til fremtidige opgraderinger ved hjælp af enzymatiske assays eller fluorescensbaseret detektion for forbedret specificitet. Med sit kompakte, omkostningseffektive og elektrisk-frie format repræsenterer UCR-chippen et vigtigt skridt mod retfærdig point-of-care diagnostik, der er skræddersyet til både kliniske og hjemmemiljøer.

Kilder: