2019-02-05 23:30:03
用纸张建立世界上最常见的传染病的自我测试

当2015年艾滋病毒爆发袭击印第安纳州的乡村斯科特县时,人员稀疏的卫生部门已经过紧张,以确认整个社区的病例,实验室测试不便携,可能需要数周才能恢复结果。

这意味着需要一年多的时间来确认该地区的235例艾滋病病例。即使在家进行HIV检测,目前也需要一个人在可能感染后等待几个月才能进行自我检测。

如果患者在感染不到几周后能够在家中可靠地测试并在几分钟内知道结果,该怎么办?

用纸制成的手持式诊断工具已具备这种速度,不仅适用于艾滋病毒,还适用于许多其他传染病。使用它就像做自己的怀孕测试。

普渡大学生物医学工程助理教授Jacqueline Linnes一直在与她的团队合作开发技术,由于纸张的固有特性,可以使实验室检测测试既快速又便携。

Linnes实验室的第一台纸质设备可以在90分钟内检测到手指刺血液中的HIV核酸。她的实验室正在研究使用相同的平台来检测其他疾病,从百日咳到霍乱,因为使用纸张从样本中提取病原体的过程将是相同的。

迄今为止,该设备专门用于解决肯尼亚和海地等国家疾病检测速度加快的挑战,这些国家在提供运行实验室设施,维持恒定电力供应和培训员工解释有时不准确的结果方面遇到了困难。

“在农村地区,艾滋病治疗的当地设施可能距离10英里远,交通和通讯不畅,因此许多接受治疗的患者放弃,不再返回医疗机构进行治疗监测,”Eddy Odari教授说。肯尼亚乔莫肯雅塔大学的生物医学研究,开发和评估人类致病病毒的诊断分析。

Odari说:“这些不返回的患者与次优的HIV治疗相关,并且对一线抗逆转录病毒治疗的抵抗力增加,这可能导致传播阻力的人群。”

如果一个价格合理且准确的设备能够以足够低的功率运行来检测这些国家的现场疾病,那么它也可能对美国社区有用,因为它们的人员和设施相隔有限。

Linnes和她的合作者计划调查该装置在印第安纳州农村地区的效用,同时解决肯尼亚的艾滋病毒和海地的霍乱问题。

“这个想法是为了更快地发现导致世界各地实验室设施靠近的地区以及那些没有实验室设施的患者感染的原因,”Linnes说,他专门为建立医疗点诊断工具场。

在过去的30年里,研究人员一直在研究基于纸张的设备,以便更快地进行诊断,因为纸质材料(如玻璃纤维和纤维素)非常坚固,并且已知可用作泵。

这意味着纸张可以携带样品,例如血液或水,而不需要实验室内所需的所有外部设备来分离病原体的核酸并进行复制或“扩增”它们以进行检测。

“'纸'是一种可以拉动液体的多孔材料的广义术语,而不仅仅是你可以写的类型。例如,创可贴垫是纸状的,”Linnes说。 “缺点是纸张没有任何控制。”

出于这个原因,大多数依赖于核酸扩增的基于纸张的装置仍处于非常早期阶段。 Linnes的实验室一直在努力通过减少将病原体从装载到纸上的样品中分离出来所需的步骤来加速这些装置在现场的操作。

到目前为止,Linnes的实验室和普渡大学的其他研究人员已经通过电子电路板减少了这些步骤,该电路板从复杂的纸张通道下方加热蜡阀,一步控制样品流动而不是多步骤。该过程开始于在小瓶内的手指刺破血液中添加缓冲液,然后将小瓶倒入纸内的孔中。

如果在装载样品后在条带的末端出现带,则除了对照带之外,一个人已经检测出疾病阳性。

因为阅读纸条很容易且成本低,所以不需要该技术进行数字化。

但Linnes和她的合作者一直在研究另一个需要数字解决方案的问题:了解一个人对传染病治疗的反应。

通过Linnes共同创办的公司OmniVis,普渡大学的研究人员正在调查使用智能手机技术来量化体内的HIV。

“如果你服用抗逆转录病毒药物并且你的身体反应良好,那么病毒的数量就会很少,但如果你对这些药物有抵抗力,那么病毒的数量会增加,”Linnes说。

纸质设备的专利已通过普渡研究基金会技术商业化办公室提交。

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