Nieuw microfluïdisch apparaat maakt niertesten betaalbaar voor de zorg

Nieuw microfluïdisch apparaat maakt niertesten betaalbaar voor de zorg

Chronische nierziekte (CKD) treft wereldwijd meer dan 800 miljoen mensen en wordt vaak te laat gediagnosticeerd om effectieve interventie te kunnen krijgen. Vroege detectie hangt af van nauwkeurige meting van biomarkers zoals creatinine en de albumine-creatinine-ratio (UACR) in de urine. Hoewel urinetesten niet-invasief en informatief zijn, zijn standaardmethoden tijdrovend en kostbaar en vereisen ze gespecialiseerde faciliteiten. Bestaande point-of-care-apparaten bieden gemak, maar blijven voor veel gebruikers onbetaalbaar of technisch complex. Daarom is er dringend behoefte aan een robuust, betaalbaar en gebruiksvriendelijk platform om urinecreatinine met klinische precisie te meten. Vanwege deze uitdagingen zijn nieuwe benaderingen nodig om toegankelijke diagnostische hulpmiddelen voor screening en surveillance van chronische nierziekte te ontwikkelen.

Onderzoekers van de Universiteit van Manitoba hebben in samenwerking met klinische en technische partners een goedkoop, passief microfluïdisch apparaat ontwikkeld voor het testen van urinecreatinine. Gepubliceerd (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) op 2 april 2025 inMicrosystemen en nano-engineeringDe studie beschrijft het ontwerp, de productie en de validatie van de “UCR-chip”. Dit apparaat maakt gebruik van een op kleur gebaseerde JAFFE-reactie en een drukgebalanceerd stroomsysteem voor snelle, stabiele metingen. Door de noodzaak van externe pompen of elektriciteit te elimineren, maakt de UCR-chip de weg vrij voor betaalbare, gedecentraliseerde nierfunctietesten.

De UCR-CHIP integreert twee belangrijke innovaties: een passief tweefasig drukcompensatiesysteem (2-PPC) en een microfluïdisch kanaalnetwerk ontworpen voor een nauwkeurige mengverhouding van 1:5 tussen urine en reagens. Deze opstelling zorgt voor consistente chemische reacties en snelle stabilisatie van het colorimetrische signaal. Met behulp van de Jaffe-reactie, die een oranje complex produceert wanneer creatinine onder alkalische omstandigheden interageert met picrinezuur, maakt de chip kwantificeerbare optische metingen mogelijk via een USB-microscoopplatform. Signaalstabilisatie wordt binnen 7 minuten bereikt en de ChIP handhaaft detectiestabiliteit gedurende 30 minuten - een aanzienlijke verbetering ten opzichte van traditionele testen. Technische validatie toonde een dynamisch lineair detectiebereik tot 40 mm en een lage detectielimiet van 0,521 mm aan, die het gehele klinische bereik bestrijkt. Vergeleken met commerciële point-of-care-systemen vertoonde de UCR-chip een vergelijkbare of betere nauwkeurigheid en minder tussenkomst van kunstmatige urinematrices. Bovendien verbetert het geoptimaliseerde venster voor lenticulaire observatievensters met een stroomduur de signaaluniformiteit en verkort de vultijd. Het apparaat is vervaardigd met behulp van droge-filmlithografie voor hoge precisie en is zowel schaalbaar als reproduceerbaar. Samen maken deze kenmerken de UCR-chip tot een aantrekkelijk platform voor draagbare diagnostiek.

Ons doel was om een ​​diagnostisch hulpmiddel te creëren dat net zo eenvoudig te gebruiken was als een glucoseteststrip, maar met de nauwkeurigheid van een laboratoriumgebaseerde creatininetest. De UCR-chip voldoet aan deze behoefte door microfluïdische precisie te combineren met een gebruiksvriendelijk ontwerp. Het heeft het potentieel om de manier te veranderen waarop we nierziekten opsporen en behandelen, vooral in omgevingen met weinig middelen. “

Dr. Francis Lin, co-senior auteur

Dr. Lin benadrukte de betaalbaarheid en schaalbaarheid van het apparaat als belangrijke voordelen voor een wijdverspreide toepassing in de volksgezondheid.

Naast screening op CKD biedt de UCR-chip een breder platform voor realtime gezondheidsmonitoring in verschillende scenario's, van sportgeneeskunde tot moederzorg en drugstests. De onderzoekers overwegen deze chip te integreren met een soortgelijk microfluïdisch apparaat voor urine-albumine voor gelijktijdige meting van UACR, een cruciale marker van nierschade. Het ontwerp leent zich ook voor toekomstige upgrades met behulp van enzymatische testen of op fluorescentie gebaseerde detectie voor verbeterde specificiteit. Met zijn compacte, kosteneffectieve en elektrisch-vrije formaat vertegenwoordigt de UCR-chip een belangrijke stap in de richting van eerlijke point-of-care-diagnostiek, afgestemd op zowel klinische als thuisomgevingen.

Bronnen: