Jaunā mikrofluidiskā ierīce nodrošina pieejamu nieru pārbaudi

Jaunā mikrofluidiskā ierīce nodrošina pieejamu nieru pārbaudi

Hroniska nieru slimība (HNS) skar vairāk nekā 800 miljonus cilvēku visā pasaulē un bieži tiek diagnosticēta pārāk vēlu, lai saņemtu efektīvu iejaukšanos. Agrīna noteikšana ir atkarīga no precīza biomarķieru, piemēram, kreatinīna un urīna albumīna un kreatinīna attiecības (UACR), mērījuma. Lai gan urīna analīze ir neinvazīva un informatīva, standarta metodes ir laikietilpīgas, dārgas un prasa specializētas iekārtas. Esošās aprūpes punkta ierīces nodrošina ērtības, taču daudziem lietotājiem tās joprojām ir pārmērīgi dārgas vai tehniski sarežģītas. Tāpēc steidzami ir nepieciešama stabila, pieejama un lietotājam draudzīga platforma, lai ar klīnisku precizitāti izmērītu urīna kreatinīnu. Šo izaicinājumu dēļ ir nepieciešamas jaunas pieejas, lai izstrādātu pieejamus diagnostikas rīkus HNS skrīningam un uzraudzībai.

Manitobas universitātes pētnieki sadarbībā ar klīniskajiem un tehniskajiem partneriem ir izstrādājuši zemu izmaksu pasīvo mikrofluidisko ierīci urīna kreatinīna testēšanai. Publicēts (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) 2025. gada 2. aprīlīMikrosistēmas un nanoinženierijasPētījumā aprakstīta UCR mikroshēmas projektēšana, ražošana un validācija. Šajā ierīcē tiek izmantota uz krāsu balstīta JAFFE reakcija un ar spiedienu līdzsvarota plūsmas sistēma, lai nodrošinātu ātrus un stabilus mērījumus. Likvidējot vajadzību pēc ārējiem sūkņiem vai elektrības, UCR mikroshēma paver ceļu pieejamu, decentralizētu nieru darbības testu veikšanai.

UCR-CHIP ir integrēti divi galvenie jauninājumi: pasīvā 2-fāzu spiediena kompensācijas sistēma (2-PPC) un mikrofluidisko kanālu tīkls, kas paredzēts precīzai 1:5 sajaukšanas attiecībai starp urīnu un reaģentu. Šī iestatīšana nodrošina konsekventas ķīmiskās reakcijas un ātru kolorimetriskā signāla stabilizāciju. Izmantojot Jaffe reakciju, kas rada apelsīnu kompleksu, kreatinīnam mijiedarbojoties ar pikrīnskābi sārmainos apstākļos, mikroshēma nodrošina kvantitatīvi nosakāmus optiskos rādījumus, izmantojot USB mikroskopa platformu. Signāla stabilizācija tiek sasniegta 7 minūšu laikā, un ChIP saglabā noteikšanas stabilitāti 30 minūšu laikā, kas ir būtisks uzlabojums salīdzinājumā ar tradicionālajiem testiem. Tehniskā validācija parādīja dinamisku lineāro noteikšanas diapazonu līdz 40 mm un zemu noteikšanas robežu 0,521 mm, aptverot visu klīnisko diapazonu. Salīdzinot ar komerciālajām aprūpes punktu sistēmām, UCR mikroshēma uzrādīja salīdzināmu vai labāku precizitāti un mazāku mākslīgo urīna matricu iejaukšanos. Turklāt optimizētais logs lēcveida novērošanas logiem ar plūsmas ilgumu uzlabo signāla vienmērīgumu un saīsina uzpildes laiku. Ierīce ir ražota, izmantojot sausās plēves litogrāfiju, lai nodrošinātu augstu precizitāti, un tā ir gan mērogojama, gan reproducējama. Šīs funkcijas kopā padara UCR mikroshēmu par pievilcīgu platformu pārnēsājamai diagnostikai.

Mūsu mērķis bija izveidot diagnostikas rīku, kas būtu tikpat viegli lietojams kā glikozes teststrēmele, taču ar precizitāti, kas atbilst laboratorijas kreatinīna noteikšanai. UCR mikroshēma apmierina šo vajadzību, apvienojot mikrofluidisko precizitāti ar lietotājam draudzīgu dizainu. Tas var mainīt veidu, kā mēs atklājam un ārstējam nieru slimības, jo īpaši apstākļos, kuros nav pietiekami daudz resursu. "

Dr. Francis Lins, vecākais autors

Dr Lin uzsvēra ierīces pieejamību un mērogojamību kā svarīgas priekšrocības plašai sabiedrības veselības izvēršanai.

Papildus HNS skrīningam UCR mikroshēma nodrošina plašāku platformu reāllaika veselības uzraudzībai dažādos scenārijos, sākot no sporta medicīnas līdz mātes aprūpei un narkotiku testēšanai. Pētnieki paredz šīs mikroshēmas integrāciju ar līdzīgu urīna albumīna mikrofluidisko ierīci, lai vienlaikus mērītu UACR, kas ir būtisks nieru bojājumu marķieris. Dizains ir piemērots arī turpmākiem jauninājumiem, izmantojot fermentatīvos testus vai fluorescences noteikšanu, lai uzlabotu specifiskumu. Ar savu kompakto, ekonomiski izdevīgo un elektrisko brīvo formātu UCR mikroshēma ir svarīgs solis ceļā uz taisnīgu aprūpes punktu diagnostiku, kas pielāgota gan klīniskajai, gan mājas videi.

Avoti: