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设备更新可以对病毒 细菌和活性毒素进行移动测试

发布时间:2019-01-10 22:48:01

设备更新可以对病毒 细菌和活性毒素进行移动测试.jpg

你出汗和发烧,不知道为什么。幸运的是,桑迪亚国家实验室的科学家们拥有一种可以在不到一小时内找出错误的设备。

与大多数只能进行一种测试的医学诊断设备 - 蛋白质或核酸测试不同 - 桑迪亚的SpinDx现在可以同时执行这两种测试。这使它能够识别几乎任何疾病的原因,包括病毒,细菌,毒素或化学药剂暴露的免疫系统标记。

新添加的加热元件允许SpinDx进行核酸测试,该测试搜索在任何种类的病毒,寄生虫或细菌中发现的遗传密码。该技术还可以同时检测毒素蛋白,并确定它们是否有活性 - 正确定制医学反应水平的关键区别。

该设备的便携性,可负担性,快速性和可靠性对于解决受其影响最大的地区的传染病爆发至关重要,并且最不能为传统仪器的实验室提供便利。根据世界卫生组织的报告,在发展中国家,腹泻是5岁以下儿童死亡的第二大原因。当检测到原因并及早进行治疗时,这些死亡在很大程度上是可以预防的。

帮助拯救这些生命是桑迪亚科学家决定测试新的SpinDx能力对腹泻病的潜在原因的原因。桑迪亚的研究表明,SpinDx成功检测到粪便样本中引起腹泻的毒素和细菌。这些测试的结果最近发表在Biosensors and Bioelectronics期刊上。

转向解决方案

SpinDx看起来有点像防风雨塑料外壳内的DVD播放器。根据桑迪亚化学家Chung-Yan Koh的说法,它具有一次性圆盘,可将原始未加工的生物样品滴分散到不同的通道中,就像“几十个微小的试管”。

这种自动分配步骤可以节省大量时间。前桑迪亚生物工程师Chris Phaneuf解释说,“不必将处理过的样品逐个放入数十个小室中,您可以将一个原始样品装入一个中央端口,将样品均匀分布到每个通道中。” Phaneuf现在是圣地亚哥Illumina的高级流体工程师,他在那里开发基因研究技术。

当光盘旋转时,样品与通道内的测试试剂相互作用,并且正如Phaneuf所说,“如果匹配,它们将附着。”换句话说,如果样品和试剂之间存在化学相互作用,则红色激光使通道的尖端发光,将感染因子发信号通知显示结果的软件界面。

以前SpinDx只进行蛋白质测试,寻找病原体特异性蛋白质和抗体。抗体是免疫系统响应感染而产生的蛋白质。当病毒随后从血液中消失时,冲洗它们的抗体仍然可检测到。 Phaneuf表示,蛋白质测试还可以识别致命的毒素,如肉毒杆菌神经毒素,其中一茶匙有可能杀死约1亿人。

在症状上照亮LAMP

由于其新的加热元件和进行新测定的能力,SpinDx可以进行核酸测试,能够识别导致腹泻等症状的病毒或细菌。 Phaneuf说:“检测样本中的致病病原体比等待身体产生感染抗体要快得多。” “能够进行这两种测试可以描绘出一个人体系中最完整的图像。”

常规病毒测试(通过聚合酶链反应或PCR)需要多次加热和冷却生物样品以将任何病毒DNA或RNA增殖至可检测水平。 Phaneuf和Koh在SpinDx更新中实施了Sandia开发的新测定和检测方案,该方案使用的化学方法要求样品仅加热一次。

在其他系统中,加热样品的环介导等温扩增(LAMP)方法在小的加热块顶上进行,该加热块在装置内产生单一均匀的温度。 SpinDx使用一个微小的红外热发射器悬浮在设备的顶部,瞄准旋转盘的一部分进行测试,而不是其他任何地方。

能够控制热流允许SpinDx内部的不同温度区域,从而能够同时进行核酸和蛋白质测试。核酸测试需要的温度通常会破坏样品的蛋白质。

诊断革命

SpinDx已获得行业合作伙伴的许可(参见第34页),用于男性生育测试和供水安全监测等多种用途。凭借其新功能,该技术有可能改善世界各地的诊断问题,而不仅仅是人类。

Phaneuf描述了一种在世界上部分地区肆虐山羊和绵羊的高度传染性病毒,这些动物是人们生计的核心。这些社区通常无法进入实验室,但该工具可以快速诊断其动物并进行适当的治疗。

桑迪亚目前还在利用该技术研究各种应用,如生物能源和化学战检测。在前一种情况下,科学家们正在使用SpinDx来搜寻可能导致藻类因生物燃料和可再生化学品而被种植的掠食者。

在后一种情况下,Koh正在测试士兵接触化学战剂。由国防威胁减少机构资助的项目将使用SpinDx搜索暴露的生物标志物。 Koh说,这项研究中的温度控制至关重要,因为它使测试更加精确。

此外,如果士兵接触化学药剂,治疗的窗口非常短。 SpinDx可以提供结果的速度有助于确保及时管理治疗以使其有效。

能够在一个便携式设备中同时准确地执行所有这些测试并在一小时或更短的时间内读取结果,这使SpinDx与其他可用系统区别开来。传统上,这些结果需要一个装备精良的实验室,配备经验丰富的技术人员。

Koh和Phaneuf表示,他们希望将电池和太阳能电池板添加到SpinDx中,使其几乎可以在任何地方部署。甚至有一天它可以帮助医生快速确定您的疾病症状是来自流感,您的食物还是完全不同的东西。

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