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新型微流体装置可以通过加速败血症诊断来挽救生命

小型微流体传感器可在约25分钟内检测到微量血液中称为白细胞介素-6(IL-6)的脓毒症生物标志物。该装置可以提供廉价且更灵敏的替代目前用于检测败血症的护理点系统,每年在美国杀死近250,000名患者。

脓毒症需要快速诊断才能进行有效管理

当免疫系统响应感染引发整个身体的炎症反应链时,就会出现脓毒症。可能致命的反应导致高心率,严重发烧,呼吸短促并且可引起感染性休克,其中血压下降且器官停止并且失败。

为了诊断败血症,医生传统上依赖于生命体征,血液检查以及其他成像和实验室检查,但是及时诊断败血症以便提供有效的护理仍然是一个挑战。

用于检测败血症生物标志物的传统分析通常还需要昂贵,笨重的机器,其需要一毫升血液并且不可能在医院外进行检测。

近年来,已经开发了各种护理点装置,其可以在大约30分钟内从微升血液产生结果,但是这些通常是昂贵的,因为它们大多使用昂贵的光学组件来检测生物标记物。

它们也只捕获少量蛋白质,其中许多蛋白质在更丰富的血液蛋白质中循环。

此外,任何降低这些装置成本,其组分大小或增加可检测蛋白质范围的尝试都会降低其灵敏度。

白细胞介素-6作为败血症的生物标志物

近年来,研究人员已经确定了血液蛋白生物标志物,它们是脓毒症的早期指标。一种此类生物标志物 - IL-6的血液水平在其他脓毒症症状出现之前几小时开始上升,使其成为早期发现的有希望的候选者。然而,即使在这些增加的水平下,血液中IL-6的浓度也太低而不能通过传统的测定装置快速检测到。

现在,将在柏林的医学和生物学工程会议上发表的一篇研究论文描述了一种基于微流体的系统,该系统能够在大约25分钟内检测到临床上显着水平的IL-6,使用少于手指刺血。

“对于一种急性疾病,如败血症,其进展非常迅速并且可能危及生命,因此建立一个快速测量这些非丰富生物标志物的系统是有帮助的,”研究的第一作者Dan Wu说。“你也可以随着疾病的进展频繁监测疾病。”

将基于磁珠的测定微型化到微流体装置上

为了设计一种比目前医疗点系统更实惠的替代品,麻省理工学院的研究人员着手将基于磁珠的测定法小型化到自动微流体装置上,该装置的尺寸大约为几平方厘米。

在该装置的一个微流体通道中,带有抗体的微珠与血液混合以捕获IL-6,而在另一个通道中,含有生物标记物的那些珠子附着于电极。当电压通过电极时,它为每个带有生物标记的珠子产生电信号,然后产生的信号转化为生物标记物的浓度水平。

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