Nové mikrofluidné zariadenie prináša cenovo dostupné testovanie obličiek do starostlivosti

Nové mikrofluidné zariadenie prináša cenovo dostupné testovanie obličiek do starostlivosti

Chronické ochorenie obličiek (CKD) postihuje viac ako 800 miliónov ľudí na celom svete a často je diagnostikované príliš neskoro na to, aby bolo možné účinne zasiahnuť. Včasná detekcia závisí od presného merania biomarkerov, ako je kreatinín a pomer albumínu ku kreatinínu v moči (UACR). Zatiaľ čo testovanie moču je neinvazívne a informatívne, štandardné metódy sú časovo náročné, nákladné a vyžadujú si špecializované zariadenia. Existujúce zariadenia v mieste starostlivosti poskytujú pohodlie, ale pre mnohých používateľov zostávajú neúmerne drahé alebo technicky zložité. Preto existuje naliehavá potreba robustnej, cenovo dostupnej a užívateľsky príjemnej platformy na meranie kreatinínu v moči s klinickou presnosťou. Kvôli týmto výzvam sú potrebné nové prístupy na vývoj dostupných diagnostických nástrojov na skríning a dohľad CKD.

Výskumníci z University of Manitoba v spolupráci s klinickými a technickými partnermi vyvinuli nízkonákladové pasívne mikrofluidné zariadenie na testovanie kreatinínu v moči. Zverejnené (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) 2. apríla 2025 vMikrosystémy a nanoinžinierstvoŠtúdia popisuje návrh, výrobu a overenie „čipu UCR“. Toto zariadenie využíva farebnú reakciu JAFFE a tlakovo vyvážený prietokový systém na poskytovanie rýchlych a stabilných meraní. Tým, že čip UCR eliminuje potrebu externých čerpadiel alebo elektriny, otvára cestu pre cenovo dostupné, decentralizované testovanie funkcie obličiek.

UCR-CHIP integruje dve kľúčové inovácie: pasívny 2-fázový systém kompenzácie tlaku (2-PPC) a sieť mikrofluidných kanálov navrhnutá pre presný pomer miešania medzi močom a činidlom 1:5. Toto nastavenie zaisťuje konzistentné chemické reakcie a rýchlu stabilizáciu kolorimetrického signálu. Pomocou Jaffeho reakcie, ktorá vytvára oranžový komplex, keď kreatinín interaguje s kyselinou pikrovou v alkalických podmienkach, čip umožňuje kvantifikovateľné optické merania prostredníctvom platformy USB mikroskopu. Stabilizácia signálu sa dosiahne do 7 minút a ChIP si zachováva stabilitu detekcie po dobu 30 minút – významné zlepšenie oproti tradičným testom. Technická validácia preukázala dynamický lineárny detekčný rozsah až 40 mm a nízky detekčný limit 0,521 mm, pokrývajúci celý klinický rozsah. V porovnaní s komerčnými systémami point-of-care čip UCR preukázal porovnateľnú alebo lepšiu presnosť a menší zásah umelými matricami moču. Okrem toho optimalizované okienko pre lentikulárne pozorovacie okienka s trvaním toku zlepšuje rovnomernosť signálu a skracuje čas plnenia. Zariadenie je vyrobené pomocou litografie suchého filmu pre vysokú presnosť a je škálovateľné a reprodukovateľné. Spoločne tieto vlastnosti robia z čipu UCR atraktívnu platformu pre prenosnú diagnostiku.

Naším cieľom bolo vytvoriť diagnostický nástroj, ktorý by sa dal ľahko používať ako prúžok na testovanie glukózy, ale s presnosťou laboratórneho testu kreatinínu. Čip UCR spĺňa túto potrebu kombináciou mikrofluidnej presnosti s užívateľsky prívetivým dizajnom. Má potenciál zmeniť spôsob, akým zisťujeme a liečime ochorenie obličiek, najmä v prostredí s nedostatočnými zdrojmi. “

Dr. Francis Lin, spoluautor

Dr. Lin zdôraznil cenovú dostupnosť a škálovateľnosť zariadenia ako dôležité výhody pre rozsiahle nasadenie v oblasti verejného zdravia.

Okrem skríningu CKD poskytuje čip UCR širšiu platformu na monitorovanie zdravia v reálnom čase v rôznych scenároch, od športovej medicíny po starostlivosť o matku a testovanie liekov. Výskumníci predpokladajú integráciu tohto čipu s podobným mikrofluidným zariadením na močový albumín na súčasné meranie UACR, kľúčového markera poškodenia obličiek. Dizajn sa tiež hodí na budúce upgrady pomocou enzymatických testov alebo detekcie založenej na fluorescencii pre lepšiu špecifickosť. Vďaka svojmu kompaktnému, nákladovo efektívnemu a bez elektrického formátu predstavuje čip UCR dôležitý krok smerom k spravodlivej diagnostike v mieste starostlivosti, ktorá je prispôsobená pre klinické aj domáce prostredie.

Zdroje: