Никто не любит сдавать кровь на анализы, но это необходимая часть многих госпитализаций и визитов к врачу. Скоро нам, возможно, не придется этого делать благодаря новому устройству, которое может изолировать биомаркеры различных заболеваний с помощью звуковых волн из одной капли крови примерно за час.
Обычно анализы крови включают взятие образца с помощью страшной иглы в руке, который затем отправляется в лабораторию для проверки на определенные молекулы, которые могут указывать на наличие или прогрессирование заболевания или состояния. Но это может занять от нескольких часов до нескольких дней, что не идеально для некоторых быстро меняющихся заболеваний — не говоря уже о дискомфорте или, для некоторых, прямом страхе, связанном с методом сбора.
Теперь исследователи из Университета Колорадо в Боулдере разработали новое портативное устройство, которое может сканировать заданные биомаркеры примерно за один час, из одной капли крови. Это означает, что потенциально образцы крови можно брать из укола пальца, как те, которые используются при диабете, а затем анализировать прямо у постели пациента.
Он построен на интригующем механизме, который команда называет функциональными отрицательными акустическими контрастными частицами (fNACPs). Эти частицы размером с клетку предназначены для реагирования на давление звуковых волн и могут быть покрыты различными материалами, чтобы они захватывали определенный биомаркер, например вирусы или белки.
Небольшой образец крови пациента смешивают с этими fNACPs, а затем помещают в портативное устройство. Затем оно работает как акустическая пипетка, обрабатывая смесь звуковыми волнами. Поскольку частицы так чувствительны к этим волнам, все они отталкиваются в одну сторону, унося с собой собранные ими биомаркеры.
Как только они все окажутся у стенки камеры, кровь и другие компоненты можно будет вымыть. Затем к биомаркерам прикрепляют флуоресцентные метки и подсвечивают лазерами, чтобы рассчитать их количество. Весь процесс происходит в одном небольшом устройстве менее чем за 70 минут.
«Мы в основном используем звуковые волны для манипулирования частицами, чтобы быстро изолировать их от очень малого объема жидкости», — сказал Купер Том, первый автор исследования. «Это совершенно новый способ измерения биомаркеров крови».
Команда протестировала эту технику с антителами против белка под названием овальбумин, который содержится в яичных белках и часто используется в производстве вакцин. И, конечно же, антитела были обнаружены даже в низких концентрациях, так же эффективно, как и широко используемые системы.
«В нашей статье мы демонстрируем, что эта система пипетки и частиц может обеспечить ту же чувствительность и специфичность, что и золотой стандарт клинических тестов, но в рамках инструмента, который радикально упрощает рабочие процессы», — сказал Уайетт Шилдс, старший автор исследования. «Это дает нам возможность проводить диагностику крови прямо у постели пациента».
Эту методику можно адаптировать к широкому спектру биомаркеров, связанных со многими типами заболеваний или состояний здоровья. Сейчас команда изучает способы тестирования нескольких биомаркеров в одном образце и даже заставляет устройство работать с образцами от нескольких людей одновременно. Но на данный момент это остается доказательством концепции, и предстоит еще много работы, прежде чем она найдет свое место в клиническом использовании.
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances. Команда описывает работу в видео ниже.
Анализ крови у постели больного использует звуковые волны для более быстрого получения результатов
