Nowe urządzenie mikroprzepływowe umożliwia niedrogie badanie nerek

Nowe urządzenie mikroprzepływowe umożliwia niedrogie badanie nerek

Przewlekła choroba nerek (CKD) dotyka ponad 800 milionów ludzi na całym świecie i często jest diagnozowana zbyt późno, aby można było zastosować skuteczną interwencję. Wczesne wykrycie zależy od dokładnego pomiaru biomarkerów, takich jak kreatynina i stosunek albuminy do kreatyniny w moczu (UACR). Chociaż badanie moczu jest nieinwazyjne i dostarcza informacji, standardowe metody są czasochłonne, kosztowne i wymagają specjalistycznego sprzętu. Istniejące urządzenia przyłóżkowe zapewniają wygodę, ale dla wielu użytkowników pozostają zbyt drogie lub skomplikowane technicznie. Dlatego istnieje pilne zapotrzebowanie na solidną, niedrogą i przyjazną dla użytkownika platformę do pomiaru kreatyniny w moczu z kliniczną precyzją. Ze względu na te wyzwania potrzebne są nowe podejścia do opracowania dostępnych narzędzi diagnostycznych do badań przesiewowych i nadzoru nad PChN.

Naukowcy z Uniwersytetu w Manitobie we współpracy z partnerami klinicznymi i technicznymi opracowali niedrogie, pasywne urządzenie mikroprzepływowe do oznaczania kreatyniny w moczu. Opublikowano (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) 2 kwietnia 2025 r. wMikrosystemy i nanoinżynieriaW badaniu opisano projekt, produkcję i walidację „chipu UCR”. To urządzenie wykorzystuje reakcję JAFFE opartą na kolorze i system przepływu o zrównoważonym ciśnieniu, aby zapewnić szybkie i stabilne pomiary. Eliminując potrzebę stosowania zewnętrznych pomp lub prądu, chip UCR toruje drogę niedrogiemu, zdecentralizowanemu badaniu czynności nerek.

UCR-CHIP łączy w sobie dwie kluczowe innowacje: pasywny 2-fazowy system kompensacji ciśnienia (2-PPC) i sieć kanałów mikroprzepływowych zaprojektowaną z myślą o precyzyjnym stosunku mieszania moczu i odczynnika 1:5. Taka konfiguracja zapewnia spójne reakcje chemiczne i szybką stabilizację sygnału kolorymetrycznego. Wykorzystując reakcję Jaffe’a, w wyniku której powstaje pomarańczowy kompleks, gdy kreatynina wchodzi w interakcję z kwasem pikrynowym w warunkach zasadowych, chip umożliwia ilościowe odczyty optyczne za pośrednictwem platformy mikroskopu USB. Stabilizację sygnału osiąga się w ciągu 7 minut, a ChIP utrzymuje stabilność detekcji przez 30 minut, co stanowi znaczną poprawę w porównaniu z tradycyjnymi testami. Walidacja techniczna wykazała dynamiczny, liniowy zakres detekcji do 40 mm i dolną granicę detekcji wynoszącą 0,521 mm, obejmujące cały zakres kliniczny. W porównaniu z komercyjnymi systemami przyłóżkowymi chip UCR wykazał się porównywalną lub lepszą dokładnością i mniejszą interwencją ze strony sztucznych matryc moczu. Dodatkowo zoptymalizowane okno dla soczewkowych okien obserwacyjnych z czasem przepływu poprawia jednorodność sygnału i skraca czas napełniania. Urządzenie jest produkowane przy użyciu litografii suchej, co zapewnia wysoką precyzję i jest zarówno skalowalne, jak i powtarzalne. Razem te cechy sprawiają, że chip UCR jest atrakcyjną platformą do przenośnej diagnostyki.

Naszym celem było stworzenie narzędzia diagnostycznego, które byłoby tak łatwe w użyciu jak pasek testowy do pomiaru glukozy, ale z dokładnością laboratoryjnego oznaczania kreatyniny. Chip UCR spełnia tę potrzebę, łącząc precyzję mikroprzepływową z przyjazną dla użytkownika konstrukcją. Może zmienić sposób, w jaki wykrywamy i leczymy choroby nerek, szczególnie w warunkach niedostatecznych zasobów. „

Dr Francis Lin, współautor

Dr Lin podkreśliła przystępność cenową i skalowalność urządzenia jako ważne zalety w powszechnym stosowaniu w służbie zdrowia publicznego.

Oprócz badań przesiewowych w kierunku PChN, chip UCR zapewnia szerszą platformę do monitorowania stanu zdrowia w czasie rzeczywistym w różnych scenariuszach, od medycyny sportowej po opiekę nad matką i testowanie narkotyków. Naukowcy przewidują integrację tego chipa z podobnym urządzeniem mikroprzepływowym do albuminy moczu w celu jednoczesnego pomiaru UACR, kluczowego markera uszkodzenia nerek. Konstrukcja nadaje się również do przyszłych ulepszeń za pomocą testów enzymatycznych lub detekcji opartej na fluorescencji w celu poprawy specyficzności. Dzięki kompaktowemu, ekonomicznemu i pozbawionemu elektryczności formatowi chip UCR stanowi ważny krok w kierunku rzetelnej diagnostyki przyłóżkowej, dostosowanej zarówno do środowiska klinicznego, jak i domowego.

Źródła: