Ny mikrofluidisk enhet ger njurtestning till vården till ett överkomligt pris

Ny mikrofluidisk enhet ger njurtestning till vården till ett överkomligt pris

Kronisk njursjukdom (CKD) drabbar över 800 miljoner människor världen över och diagnostiseras ofta för sent för att få effektiv intervention. Tidig upptäckt beror på noggrann mätning av biomarkörer såsom kreatinin och urinalbumin-till-kreatinin-förhållandet (UACR). Medan urintestning är icke-invasiv och informativ, är standardmetoder tidskrävande, kostsamma och kräver specialiserade anläggningar. Befintliga point-of-care-enheter ger bekvämlighet, men förblir oöverkomligt dyra eller tekniskt komplicerade för många användare. Därför finns det ett akut behov av en robust, prisvärd och användarvänlig plattform för att mäta urinkreatinin med klinisk precision. På grund av dessa utmaningar behövs nya metoder för att utveckla tillgängliga diagnostiska verktyg för CKD-screening och övervakning.

Forskare vid University of Manitoba har i samarbete med kliniska och tekniska partners utvecklat en billig, passiv mikrofluidisk enhet för urinkreatinintestning. Publicerad (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) den 2 april 2025 iMikrosystem och nanoteknikStudien beskriver design, tillverkning och validering av "UCR-chipet". Denna enhet använder en färgbaserad JAFFE-reaktion och ett tryckbalanserat flödessystem för att ge snabba, stabila mätningar. Genom att eliminera behovet av externa pumpar eller elektricitet banar UCR-chipet vägen för prisvärd, decentraliserad njurfunktionstestning.

UCR-CHIP integrerar två nyckelinnovationer: ett passivt 2-fas tryckkompensationssystem (2-PPC) och ett mikrofluidkanalnätverk designat för ett exakt 1:5 blandningsförhållande mellan urin och reagens. Denna inställning säkerställer konsekventa kemiska reaktioner och snabb stabilisering av den kolorimetriska signalen. Genom att använda Jaffe-reaktionen, som producerar ett orange komplex när kreatinin interagerar med pikrinsyra under alkaliska förhållanden, möjliggör chipet kvantifierbara optiska avläsningar via en USB-mikroskopplattform. Signalstabilisering uppnås inom 7 minuter och ChIP bibehåller detektionsstabilitet under 30 minuter - en betydande förbättring jämfört med traditionella analyser. Teknisk validering visade ett dynamiskt linjärt detektionsområde på upp till 40 mm och en låg detektionsgräns på 0,521 mm, som täcker hela det kliniska området. Jämfört med kommersiella point-of-care-system visade UCR-chippet jämförbar eller bättre noggrannhet och mindre ingrepp av artificiella urinmatriser. Dessutom förbättrar det optimerade fönstret för linsformade observationsfönster med flödesvaraktighet signalens enhetlighet och förkortar fyllningstiden. Enheten är tillverkad med hjälp av torrfilmslitografi för hög precision och är både skalbar och reproducerbar. Tillsammans gör dessa funktioner UCR-chippet till en attraktiv plattform för bärbar diagnostik.

Vårt mål var att skapa ett diagnostiskt verktyg som var lika lätt att använda som en glukostestremsa, men med noggrannheten hos en laboratoriebaserad kreatininanalys. UCR-chippet möter detta behov genom att kombinera mikrofluidisk precision med användarvänlig design. Det har potential att förändra sättet vi upptäcker och behandlar njursjukdomar, särskilt i miljöer med dåliga resurser. "

Dr Francis Lin, co-senior författare

Dr. Lin lyfte fram enhetens överkomliga priser och skalbarhet som viktiga fördelar för utbredd användning av folkhälsan.

Utöver CKD-screening ger UCR-chippet en bredare plattform för hälsoövervakning i realtid i olika scenarier, från idrottsmedicin till mödravård och drogtester. Forskarna tänker sig att integrera detta chip med en liknande mikrofluidisk anordning för urinalbumin för samtidig mätning av UACR, en avgörande markör för njurskada. Designen lämpar sig också för framtida uppgraderingar med hjälp av enzymatiska analyser eller fluorescensbaserad detektion för förbättrad specificitet. Med sitt kompakta, kostnadseffektiva och elektricitetsfria format representerar UCR-chippet ett viktigt steg mot en rättvis diagnostik som är skräddarsydd för både klinisk och hemmiljö.

Källor: