Uniwersalny czujnik do analizy biomedycznej zamyka laboratorium szpitalne w jednym urządzeniu.
W wyniku wyjątkowej współpracy między NASA Glenn Research Center i DNA Medicine Institute (DMI) opracowano mikroprzepływowe urządzenie wielokrotnego użytku, które wykonuje szybkie i tanie zliczenia krwinek oraz pomiary elektrolitów, białek i innych biomarkerów. Co niezwykle ciekawe, do badania wystarczy jedna kropla krwi. Opracowana w celu monitorowania stanu zdrowia astronauty na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i podczas długotrwałego lotu kosmicznego, ta przełomowa technologia może zostać zastosowana również na Ziemi – w punktach opieki medycznej, gabinetach lekarskich i szpitalach.
Jedna kropla krwi wystarcza do analizy chemicznej, hematologicznej i diagnostyki biomarkerów w kilka minut.
Technologia rHEALTH ma na celu zmieszczenie całego szpitalnego laboratorium badawczego w przenośnym urządzeniu. Lekarz lub pielęgniarka wykonuje test pobierając krew z palca pacjenta. Mała objętość krwi jest przekazywana do urządzenia rHEALTH (jak na rysunku).
Wewnątrz urządzenia znajduje się mikroprzepływowy chip, który zawiera małe kanały o średnicy ludzkiego włosa. Pomagają one w przepływie krwi i analizie próbek. Czujnik rHEALTH wykorzystuje własności odczynników zwanych nanostrips, pasków testowych nanorozmiarów, które umożliwią testy kliniczne. Odczyt jest wykonywany przez laserowo indukowaną fluorescencję. Cały proces od pobrania próbki krwi przez całą analizę trwa mniej niż minutę.
Spiralne kanały mikroprzepływowe wykonują całe niezbędne wstępne przetwarzanie próbki wymagane do jej analizy. Udało się to osiągnąć poprzez mieszanie i rozcieńczanie próbki krwi w zminiaturyzowanej geometrii, podczas gdy w typowych stacjonarnych licznikach krwi i analizatorach klinicznych te kroki wymagają automatyzacji oraz dużej ilości odczynników. Wykonywanie tych czynności w trybie on-chip sprawia, że testy mogą być przeprowadzane bezpośrednio w punktach opieki medycznej (bez konieczności przesyłania próbek do laboratorium). Dodatkową zaletą tej technologii jest zgodność etapów przetwarzania on-chip z geometrią przepływową chipu. Dzięki takiemu rozwiązaniu zapobiega się krzepnięciu krwi, co z kolei gwarantuje wiarygodność wyników badania.
Prototyp czujnika rHEALTH jest mały, wytrzymały i mieści się w dłoni. Wykorzystuje najnowsze osiągnięcia w dziedzinie laserów i detektorów półprzewodnikowych, co pozwala wiarygodnie analizować próbki techniką time-of-flight.
Oparta na przepływie, indukowana laserowo fluorescencja jest techniką, dzięki której użytkownik otrzymuje uniwersalną platformę do przeprowadzania wszystkich testów, czy to przeciwciał, nano strip, hematologii czy biomarkerów. System mikroprzepływowy umożliwia zastosowanie szerokiego zakresu odczynników, w tym przeciwciał, barwników fluorescencyjnych i własnościowych, nanoskalowych pasków testowych. Typowe istniejące komercyjne czujniki mogą wykonywać tylko jeden test na raz.
Urządzenie rHEALTH wykorzystuje zaawansowane przepływowe technologie wykrywania, które umożliwiają liczenie, analizowanie i mierzenie z wysokim stopniem multipleksowania szerokiego zakresu próbek. Czujnik jest w stanie wykonywać szereg analiz dla komórek, elektrolitów, biomarkerów, kwasów nukleinowych i małych cząsteczek w próbce krwi mniejszej niż 10 μl.
Źródła (tłumaczenie własne):
1. Handheld Universal Diagnostic Sensor, John H. Glenn Research Center, Cleveland, Ohio
2. The rHEALTH Sensor