Ny mikrofluidisk chip øger følsomheden af ​​immunoassays med 1000x

Proteiner er en af ​​de vigtigste klasser af biomarkører - biologiske molekyler, der indikerer en sygdom eller sundhed hos et individ. Påvisningen af ​​proteiner er kritisk i en række forskellige tests; fra diagnosen malaria, gennem påvisning af hjerteanfald, til kræftscreening og overvågning. Den mest almindelige måde at detektere disse biomarkører på er at bruge en biokemisk test kendt som en immunoassay, som er grundlaget for enhver graviditetstest.

Som med enhver test, forbedre nøjagtigheden, betyder mere præcise resultater og vises nu på forsiden af ​​det peer-reviewede tidsskrift Analytisk kemi forskere har gjort en betydelig forbedring.

Præstationen kommer fra et internationalt hold af forskere fra Technion – Israel Institute of Technology og IBM Research i Zürich, som i fællesskab har udviklet en teknik, der kan forbedre følsomheden af ​​proteindetektion i immunoassays med mere end 1, 000 gange, sammenlignet med en standardimmunoassayimplementering. Holdets metode er baseret på et simpelt stykke hardware – en mikrofluidisk chip, der indeholder strømningskanaler i bredden af ​​et menneskehår.

Det, der gør denne teknik særlig vigtig, er, at den fungerer utroligt godt, når proteinbiomarkører er til stede i ekstremt små antal, som situationen er i de tidlige stadier af en sygdom.

Moran Bercovici, adjunkt ved fakultetet for maskinteknik på Technion sagde, "Vi bruger en gammel fokuseringsteknik kaldet isotachophoresis (ITP) på en ny måde - ved hjælp af en kombination af elektriske felter og specialiseret kemi. Dette gør os i stand til at opsamle proteiner i et lille volumen og præcist levere dem til at reagere med detektionsantistoffer mønstret på overfladen af mikrokanalen".

"Vi narre i det væsentlige detektoren, " tilføjer Federico Paratore, en fælles ph.d.-studerende mellem grupperne, og hovedforfatteren på værket. "Vi præsenterer for en standarddetektor en proteinkoncentration på 10, 000 gange højere end i den oprindelige prøve, og få detektoren til at reagere i overensstemmelse hermed."

Paratore forklarer testens enkelhed, "Et par dråber af prøven indføres i den mikrofluidiske chip, og et elektrisk felt tændes. Bemærkelsesværdigt er proteinerne komprimeret til et volumen på cirka 50 pico-liter – omkring 1 million gange mindre end volumenet af en menneskelig tåredråbe og på blot et par minutter, resultatet er synligt."

Paratore er en del af et fælles EU-projekt, Virtuelle hætteglas, og arbejder på tværs af begge steder og kombinerer styrkerne fra Technions team inden for elektrokinetik og væskemekanik, med IBMs ekspertise inden for mikroteknologi og diagnostik. Hos Technion, Paratore samarbejdede med Tal Zeidman-Kalman og Tally Rosenfeld, som er medforfattere til denne artikel.

Dr. Govind Kaigala, videnskabsmand ved IBM Research tilføjer, "Elegancen af ​​denne tilgang er i dens enkelhed og selvfølgelig den enorme forbedring af assay-følsomhed, der kunne anvendes til en række immunoassays. Vi er overbevist om, at en sådan teknologi vil hjælpe med at udfylde hullerne i eksisterende immunoassay-teknologi og blive anvendt direkte på biologiske prøver såsom blod, spyt, eller urin."

Holdets tilgang kan muliggøre simple enheder, der er i stand til at analysere små prøver (såsom en dråbe blod), erstatte det store og sofistikerede laboratorieudstyr, der kræves i dag.