Ny mikrofluidisk enhet bringer rimelige nyretesting til omsorg

Ny mikrofluidisk enhet bringer rimelige nyretesting til omsorg

Kronisk nyresykdom (CKD) rammer over 800 millioner mennesker over hele verden og diagnostiseres ofte for sent til å motta effektiv intervensjon. Tidlig påvisning avhenger av nøyaktig måling av biomarkører som kreatinin og urinalbumin-til-kreatinin-forhold (UACR). Mens urintesting er ikke-invasiv og informativ, er standardmetoder tidkrevende, kostbare og krever spesialiserte fasiliteter. Eksisterende punkt-of-care-enheter gir bekvemmelighet, men forblir uoverkommelig dyre eller teknisk komplekse for mange brukere. Derfor er det et presserende behov for en robust, rimelig og brukervennlig plattform for å måle urinkreatinin med klinisk presisjon. På grunn av disse utfordringene er det nødvendig med nye tilnærminger for å utvikle tilgjengelige diagnostiske verktøy for CKD-screening og overvåking.

Forskere ved University of Manitoba har i samarbeid med kliniske og tekniske partnere utviklet en rimelig, passiv mikrofluidisk enhet for urinkreatinintesting. Publisert (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) 2. april 2025 iMikrosystemer og nanoteknikkStudien beskriver design, produksjon og validering av "UCR-brikken". Denne enheten bruker en fargebasert JAFFE-reaksjon og et trykkbalansert strømningssystem for å gi raske, stabile målinger. Ved å eliminere behovet for eksterne pumper eller elektrisitet, baner UCR-brikken vei for rimelig, desentralisert nyrefunksjonstesting.

UCR-CHIP integrerer to nøkkelinnovasjoner: et Passivt 2-Phase Pressure Compensation System (2-PPC) og et mikrofluidkanalnettverk designet for et nøyaktig 1:5 blandingsforhold mellom urin og reagens. Dette oppsettet sikrer konsistente kjemiske reaksjoner og rask stabilisering av det kolorimetriske signalet. Ved å bruke Jaffe-reaksjonen, som produserer et oransje kompleks når kreatinin interagerer med pikrinsyre under alkaliske forhold, muliggjør brikken kvantifiserbare optiske avlesninger via en USB-mikroskopplattform. Signalstabilisering oppnås innen 7 minutter og ChIP opprettholder deteksjonsstabilitet over 30 minutter - en betydelig forbedring i forhold til tradisjonelle analyser. Teknisk validering demonstrerte et dynamisk lineært deteksjonsområde på opptil 40 mm og en lav deteksjonsgrense på 0,521 mm, som dekker hele det kliniske området. Sammenlignet med kommersielle punkt-of-care-systemer, demonstrerte UCR-brikken sammenlignbar eller bedre nøyaktighet og mindre intervensjon av kunstige urinmatriser. I tillegg forbedrer det optimaliserte vinduet for linseformede observasjonsvinduer med strømningsvarighet signalens enhetlighet og forkorter fyllingstiden. Enheten er produsert med tørrfilmlitografi for høy presisjon og er både skalerbar og reproduserbar. Sammen gjør disse funksjonene UCR-brikken til en attraktiv plattform for bærbar diagnostikk.

Målet vårt var å lage et diagnostisk verktøy som var like enkelt å bruke som en glukoseteststrimmel, men med nøyaktigheten til en laboratoriebasert kreatininanalyse. UCR-brikken oppfyller dette behovet ved å kombinere mikrofluidisk presisjon med brukervennlig design. Det har potensial til å endre måten vi oppdager og behandler nyresykdom på, spesielt i omgivelser med lite ressurser. "

Dr. Francis Lin, co-senior forfatter

Dr. Lin fremhevet enhetens rimelighet og skalerbarhet som viktige fordeler for utbredt distribusjon av offentlig helse.

Utover CKD-screening gir UCR-brikken en bredere plattform for sanntids helseovervåking i ulike scenarier, fra idrettsmedisin til mødreomsorg og medikamenttesting. Forskerne ser for seg å integrere denne brikken med en lignende mikrofluidisk urinalbuminenhet for samtidig måling av UACR, en avgjørende markør for nyreskade. Designet egner seg også til fremtidige oppgraderinger ved bruk av enzymatiske analyser eller fluorescensbasert deteksjon for forbedret spesifisitet. Med sitt kompakte, kostnadseffektive og elektrisk frie format, representerer UCR-brikken et viktig skritt mot rettferdig behandlingspunktdiagnostikk skreddersydd for både kliniske og hjemmemiljøer.

Kilder: