Bærbar biosensor advarer mod hjerteanfald og slagtilfælde

Et team af forskere fra National Tsing Hua University og National Cheng Kung University, både i Taiwan, har udviklet en lavpris, bærbar medicinsk sensorpakke, der har potentiale til at advare brugere om medicinske problemer lige fra alvorlige hjertesygdomme til kræft, ifølge en undersøgelse offentliggjort i ECS Journal of Solid State Science and Technology .

Bærbart medicinsk udstyr er blevet en integreret del af holistisk sundhedspleje, udviser et stort potentiale i overvågning, medicinsk terapi, diagnose, og fitness og wellness. Når det er parret med bordplatforme, der bruges på hospitaler og akutcentre, enkeltpersoner er i stand til både at øge forebyggende foranstaltninger og få et mere komplet billede af deres helbred.

Ifølge open access -papiret "Felt-effekt-transistorbaserede biosensorer og en bærbar enhed til personlig sundhedspleje, "forskere har rapporteret designet, udvikling, fremstilling, og prototyper af en billig transistorbaseret enhed, der kan måle C-reaktivt protein (CRP) i blodbaner, hvilken, når forhøjet, angiver betændelse, der kan være forbundet med hjerteanfald, slag, koronararteriesygdom, og en lang række andre medicinske diagnoser.

"Denne enhed vil i sidste ende blive fremstillet som en lille håndholdt enhed, som let kan forbindes med en smartphone via Bluetooth eller WiFi, "sagde Yu-Lin Wang, professor ved National Tsing Hua University og medforfatter af undersøgelsen. "Dataene kan indsamles i en app, og brugerne kan sende disse data til deres læger. Operationen er lige så enkel som blodsukkermåleren, hvor alle kan foretage testen med en dråbe blod hvor som helst, når som helst."

På grund af den høje saltkoncentration i blodprøver, nøjagtigheden og ydeevnen af ​​siliciumbaserede felt-effekt-transistor (FET) -baserede biosensorer lider ofte. Wang og teamet af forskere anerkendte denne udstedte og udviklede en GaN-baseret transistor med høj elektronmobilitet (HEMT) som svar, som ikke lider af den samme ydelsesforringelse på grund af den kemiske inertitet af GaN. Selvom GaN er dyrere end silicium, fremskridt inden for mikrofremstilling gør det muligt at udvikle en ekstremt lille HEMT, reducerer omkostningerne kraftigt og baner vejen for en overkommelig enhed ved masseproduktion.

Mens FET-baserede biosensorer udviser en lang række potentielle fordele, der er betydelige teknologiske barrierer at overvinde, før enhederne kan anvendes. Fordi FET'er er ekstremt følsomme, alligevel har potentialet til at være ustabil, det er ofte svært at udvikle en sensor, der giver konsekvente resultater. For at gøre deres enhed pålidelig ud over at være overkommelig, holdet begyndte at forfølge nyt, innovative måder at forårsage mindst mulig forstyrrelse på. Dette blev opnået ved at bruge et målesystem med meget korte impulser.

"Vi udviklede også en metode til at overvinde ladningsscreeningseffekten, som ofte ses i FET-baserede biosensorer, "Wang sagde." Denne metode giver os mulighed for at påvise målproteinet uden at skulle fortynde eller afsalte de kliniske prøver. Dermed, vi behøver ikke at bruge automatik i vores sensor eller enhed, som kan gøre systemet enkelt og omkostningseffektivt. Betjeningen er enkel, og alle kan gøre det. Bare slip og klik. "

Gennem disse bestræbelser, forskergruppen var i stand til at udvikle et system, der ikke kun er nøjagtigt og overkommeligt, men inkorporerer en ny metode på selve sensoren.

"Jeg tror, ​​at det, vi har skabt, er en teknologi, der har potentiale til at blive brugt af milliarder af mennesker, "Sagde Wang.

Enhedens evne til at advare personer om forhøjede CRP-niveauer kan være potentielt livreddende. I øjeblikket, personer, der ville have størst gavn af denne teknologi, ville være dem med eller med risiko for hjerte -kar -sygdomme, såsom hjerteanfald eller hjertesvigt. For eksempel, nogle personer har muligvis ikke kendetegnende symptomer, såsom knusende brystsmerter eller ubehag, når det kommer til hjerteanfald. Imidlertid, den bærbare biosensor kan øjeblikkeligt teste specifikke hjertemarkører i blodet, der kan advare enkeltpersoner om, at de får et hjerteanfald, selv uden at vise symptomer. Alternativt kan denne enhed kunne bruges af første respondenter til hurtigt og præcist at diagnosticere patienter.

Personer med kronisk hjertesvigt kan overvåge biomarkører med denne enhed, som hvis forhøjet, kan indikere din risiko for hjertesvigt. Rutinemæssig overvågning af disse biomarkører kan være effektiv til at reducere hospitalsindlæggelseshastigheder, hvilket kan føre til forbedret livskvalitet og lavere hospitalsudgifter.

"Testen tager kun fem minutter og en dråbe blod, og alle kan bare intuitivt vide, hvordan de bruger denne enhed, "Wang siger." Omkostningerne ved enheden vil være meget lave, så denne enhed er overkommelig for alle. Når de immobiliserede receptorer, såsom aptamer eller antistof ændres, derefter kan forskellige biomarkører testes. Mange sygdomsmarkører kan påvises med denne enhed. "

På grund af dets betydning og det transformative arbejde, der blev demonstreret i dette arbejde, ECS -redaktører betegnede det som en artikel om Editors 'Choice. Editorers Choice -artikler viser ny retning, et nyt koncept, og en ny måde at tackle spørgsmål på det relaterede område på.

"Dette arbejde er en demonstration af en lavpris, bærbar medicinsk sensorpakke, "siger Fan Ren, ECS Journal of Solid State Science and Technology teknisk redaktør. "Med en enkelt bloddråbe af plasma, Denne nye sensorpakke kan bruges til at opdage et hjerteanfald eller endda en tumor. "

Teamet har allerede udviklet en håndholdt enheds prototype, som med succes har vist nøjagtig, konsistente resultater. Wang mener, at inden for et år, enheden vil være kompatibel med smartphones og cloud computing.

"Vi samarbejder med hospitaler og industrier, og prøver at få denne enhed til at blive et rigtigt produkt, "Wang siger." Jeg tror, ​​at denne enhed i fremtiden vil indsamle enorme data, som vil blive analyseret af kunstig intelligens og blive en del af økosystemet på tingenes internet. Denne enhed vil spille en vigtig rolle. "