Nova mikrofluidna naprava prinaša cenovno ugodno testiranje ledvic v oskrbo

Nova mikrofluidna naprava prinaša cenovno ugodno testiranje ledvic v oskrbo

Kronična ledvična bolezen (CKD) prizadene več kot 800 milijonov ljudi po vsem svetu in je pogosto diagnosticirana prepozno, da bi bila deležna učinkovitega ukrepanja. Zgodnje odkrivanje je odvisno od natančnega merjenja biomarkerjev, kot sta kreatinin in razmerje med albuminom in kreatininom v urinu (UACR). Medtem ko je testiranje urina neinvazivno in informativno, so standardne metode dolgotrajne, drage in zahtevajo specializirane ustanove. Obstoječe naprave za pomoč uporabnikom zagotavljajo udobje, vendar ostajajo pregrešno drage ali tehnično zapletene za mnoge uporabnike. Zato obstaja nujna potreba po robustni, cenovno dostopni in uporabniku prijazni platformi za merjenje kreatinina v urinu s klinično natančnostjo. Zaradi teh izzivov so potrebni novi pristopi za razvoj dostopnih diagnostičnih orodij za presejanje in nadzor KLB.

Raziskovalci na Univerzi v Manitobi so v sodelovanju s kliničnimi in tehničnimi partnerji razvili poceni, pasivno mikrofluidno napravo za testiranje kreatinina v urinu. Objavljeno (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) 2. aprila 2025 vMikrosistemi in nanoinženiringŠtudija opisuje načrtovanje, proizvodnjo in validacijo "čipa UCR". Ta naprava uporablja barvno reakcijo JAFFE in sistem pretoka z uravnoteženim tlakom za zagotavljanje hitrih in stabilnih meritev. Z odpravo potrebe po zunanjih črpalkah ali elektriki čip UCR utira pot cenovno dostopnemu, decentraliziranemu testiranju delovanja ledvic.

UCR-CHIP združuje dve ključni inovaciji: pasivni 2-fazni sistem kompenzacije tlaka (2-PPC) in mrežo mikrofluidnih kanalov, zasnovano za natančno mešalno razmerje 1:5 med urinom in reagentom. Ta nastavitev zagotavlja dosledne kemične reakcije in hitro stabilizacijo kolorimetričnega signala. Z uporabo Jaffejeve reakcije, ki proizvaja oranžni kompleks, ko kreatinin medsebojno deluje s pikrinsko kislino v alkalnih pogojih, čip omogoča merljive optične odčitke prek platforme mikroskopa USB. Stabilizacija signala je dosežena v 7 minutah, ChIP pa ohranja stabilnost zaznavanja v 30 minutah – pomembna izboljšava v primerjavi s tradicionalnimi testi. Tehnična validacija je pokazala dinamično linearno območje zaznavanja do 40 mm in nizko mejo zaznavanja 0,521 mm, ki pokriva celotno klinično območje. V primerjavi s komercialnimi sistemi za zdravstveno oskrbo je čip UCR pokazal primerljivo ali boljšo natančnost in manjše posege z matricami umetnega urina. Poleg tega optimizirano okno za lentikularna opazovalna okna s trajanjem pretoka izboljša enotnost signala in skrajša čas polnjenja. Naprava je izdelana z litografijo s suhim filmom za visoko natančnost ter je prilagodljiva in ponovljiva. Zaradi teh funkcij je čip UCR privlačna platforma za prenosno diagnostiko.

Naš cilj je bil ustvariti diagnostično orodje, ki bi bilo tako enostavno za uporabo kot testni listič za glukozo, vendar z natančnostjo laboratorijske analize kreatinina. Čip UCR izpolnjuje to potrebo z združevanjem mikrofluidne natančnosti z uporabniku prijazno zasnovo. Ima potencial, da spremeni način odkrivanja in zdravljenja bolezni ledvic, zlasti v okoljih s premalo sredstev. “

Dr. Francis Lin, soavtor

Dr. Lin je izpostavil cenovno dostopnost in razširljivost naprave kot pomembni prednosti za široko uporabo v javnem zdravstvu.

Poleg presejanja kronične ledvične bolezni čip UCR zagotavlja širšo platformo za spremljanje zdravja v realnem času v različnih scenarijih, od športne medicine do nege mater in testiranja zdravil. Raziskovalci predvidevajo integracijo tega čipa s podobno mikrofluidno napravo za albumin v urinu za sočasno merjenje UACR, ključnega označevalca poškodbe ledvic. Zasnova je prav tako primerna za prihodnje nadgradnje z uporabo encimskih testov ali detekcije na osnovi fluorescence za izboljšano specifičnost. Čip UCR s svojim kompaktnim, stroškovno učinkovitim in brezelektričnim formatom predstavlja pomemben korak k pravični diagnostiki na kraju samem, prilagojeni tako kliničnemu kot domačemu okolju.

Viri: