Forskere udvikler ny chip til hurtig og præcis sygdomsopdagelse til lave omkostninger

En ny opfindelse af et team af forskere fra National University of Singapore (NUS) giver løfte om en hurtigere og billigere måde at diagnosticere sygdomme med høj nøjagtighed. Professor Zhang Yong fra Institut for Biomedicinsk Teknik ved NUS Tekniske Fakultet og hans team har udviklet en lille mikrofluidisk chip, der effektivt kunne detektere små mængder biomolekyler uden behov for komplekst laboratorieudstyr.

Sygdomsdiagnostik indebærer påvisning og kvantificering af biopartikler i nano-størrelse, såsom DNA, proteiner, vira, og exosomer (ekstracellulære vesikler). Typisk, påvisning af biomolekyler såsom proteiner udføres ved hjælp af kolorimetriske assays eller fluorescerende mærkning med et sekundært antistof til påvisning, og kræver komplekst optisk detektionsudstyr såsom fluorescerende mikroskopi eller spektrofotometri.

Et alternativ til at reducere omkostninger og kompleksitet ved opdagelse af sygdomme er vedtagelse af etiketfrie teknikker, som vinder indpas i nyere tid. Imidlertid, denne tilgang kræver præcisionsteknik af nano-funktioner (i en detekteringschip), komplekse optiske opsætninger, nye nanosonder (såsom grafenoxid, kulstof nanorør, og guld -nanoroder) eller yderligere amplifikationstrin, såsom aggregering af nanopartikler for at opnå følsom påvisning af biomarkører.

"Vores opfindelse er et eksempel på forstyrrende diagnostik. Denne lille biochip kan følsomt detektere proteiner og nanostørrelse polymervesikler med en koncentration på henholdsvis 10 ng/ml (150 pM) og 3,75 μg/ml. Den har også et meget lille fodaftryk , vejer kun 500 mg og er 6 mm³ i størrelse. Detektion kan udføres ved hjælp af standard laboratoriemikroskoper, gør denne fremgangsmåde yderst attraktiv til brug i point-of-care diagnostik, "forklarede prof. Zhang.

Hans team, bestående af Dr. Kerwin Kwek Zeming og to NUS Ph.D. studerende Thoriq Salafi og fru Swati Shikha, offentliggjorde deres resultater i videnskabeligt tidsskrift Naturkommunikation den 28. marts 2018.

Ny tilgang til sygdomsdiagnose

Denne nye fluorescerende etiketfri fremgangsmåde anvender laterale forskydninger i placeringen af ​​mikroperlesubstratet i søjler, til kvantificering af biomolekylerne baseret på ændringen i overfladekræfter og størrelse, uden behov for noget eksternt udstyr. På grund af brugen af ​​lateral forskydning, nano-biomolekylerne kan detekteres i realtid, og detektionen er betydeligt hurtigere i sammenligning med fluorescerende etiketbaseret detektion.

"Disse teknikker kan også udvides til mange andre typer nano-biomolekyler, herunder nukleinsyre og virussøgning. For at supplere denne chipteknologi, Vi udvikler også et bærbart smartphonebaseret tilbehør og mikrofluidpumpe til at gøre hele detektionsplatformen bærbar til eksterne diagnoser af laboratoriesygdomme. Vi håber at kunne videreudvikle denne teknologi til kommercialisering, "sagde prof. Zhang.