Новое устройство может диагностировать сепсис менее чем по капле крови
Сепсис возникает, когда организм резко реагирует на инфекцию. Реакция настолько серьезна, что может вызвать отказ органа и смерть. Однако новый диагностический инструмент может быстро идентифицировать биомаркеры сепсиса в небольшом количестве крови.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ежегодно сепсис поражает более 30 миллионов человек во всем мире.
Сепсис также может приводить к смерти около 6 миллионов человек ежегодно.
Чтобы сепсис не перерос в септический шок - осложнение, повышающее вероятность преждевременной смерти, - врачи должны диагностировать его на ранней стадии и быстро принимать меры.
Тем не менее, современные методы диагностики часто являются симптоматическими в сочетании с тестами, проверяющими общие маркеры инфекции или повреждения органов.
Кроме того, как отмечают Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC): «Многие признаки и симптомы сепсиса, такие как лихорадка и затрудненное дыхание, такие же, как и при других состояниях, что затрудняет диагностику сепсиса на ранних стадиях. ”
Исследователи ищут более быстрые и эффективные способы диагностики сепсиса. Это включало попытки разработать устройства, которые улавливали бы наличие биомаркеров сепсиса в крови человека.
Главный биомаркер этого состояния - интерлейкин-6 (IL-6), белок, который организм вырабатывает при воспалении.
Ученые считают, что определение IL-6 - хороший способ диагностировать сепсис, потому что его уровень в крови, как правило, повышается до появления других симптомов сепсиса. Однако концентрация IL-6 в крови остается слишком низкой, чтобы существующие тесты могли ее определить.
Недавно исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже разработали устройство, которое, по их словам, достаточно чувствительно, чтобы определять присутствие IL-6 даже в крошечном количестве крови.
Исследователи представили свой инновационный инструмент на конференции «Инженерия в медицине и биологии» в этом году. В этом году конференция проходила в Берлине, Германия.
Выявление сепсиса менее чем за 30 минут
«В случае острого заболевания, такого как сепсис, которое очень быстро прогрессирует и может быть опасным для жизни, полезно иметь систему, которая быстро измеряет эти избыточные биомаркеры», - говорит первый автор Дэн Ву, докторант Массачусетского технологического института.
«Вы также можете часто контролировать болезнь по мере ее прогрессирования», - объясняет он.
Диагностический инструмент Ву и его коллег - это устройство микрофлюидики, способное обнаруживать ключевые биомаркеры в чрезвычайно малых количествах жидкости организма. В этом конкретном устройстве используются микрошарики, «покрытые» антителами.
Когда исследователи вводят образец крови в устройство с помощью пипетки, антитела фиксируются на IL-6. Затем другая часть устройства использует электрод и шарики, которые захватили IL-6, испуская электрический сигнал для каждой частицы IL-6, которая проходит через него.
Это позволяет исследователям определить, в какой концентрации белок присутствует в образце крови.
Весь процесс занимает всего около 25 минут, а устройство использует всего около 5 микролитров крови, то есть около 25% от общего объема капли крови, взятой через укол пальца.
Кроме того, новый инструмент способен обнаруживать чрезвычайно низкие концентрации IL-6 - всего 16 пикограммов на миллилитр, что ниже, чем концентрация биомаркера, указывающая на наличие сепсиса.
Это говорит о том, что устройство очень чувствительно к наличию ключевых биомаркеров. Что еще более важно, ученые утверждают, что инновационный инструмент легко адаптируется и может быть настроен на обнаружение других биомаркеров сепсиса, таких как интерлейкин-8, С-реактивный белок и прокальцитонин, среди прочих.
Исследователи не видят причин, по которым в будущем другие не могли бы адаптировать этот инструмент для скрининга биомаркеров и других состояний.
«Это очень общая платформа. Если вы хотите увеличить физическую площадь устройства, вы можете увеличить масштаб и создать больше каналов для обнаружения любого количества биомаркеров ».
Дэн Ву
