Sådan identificeres patienter med størst risiko fra COVID-19 gennem nanoteknologi

Hvad hvis læger ikke kun kunne diagnosticere en COVID-19-infektion, men også identificere, hvilke patienter der har størst risiko for at dø, før der opstår større komplikationer? En videnskabsmand fra Michigan State University mener, at nanoteknologi kan være svaret.

I et nyt papir, Morteza Mahmoudi, adjunkt ved Radiologisk Institut, Precision Health Program ved MSU's College of Human Medicine, foreslået en point-of-care diagnostisk platform, der bruger enten nanopartikler eller magnetisk levitation til at diagnosticere infektion og vurdere fremtidig risiko.

"En sådan teknologi ville ikke kun være nyttig til at beskytte sundhedscentre mod at blive overvældet, " sagde Mahmoudi, "men kunne også forhindre alvorlig mangel på sundhedsressourcer, minimere dødsraten og forbedre håndteringen af ​​fremtidige epidemier og pandemier."

Konceptet er baseret på de forskellige infektionsniveauer og sygdomsstadier, der ændrer sammensætningen af ​​biologiske væsker såsom tårer, spyt, urin og plasma. Forskellige infektioner og sygdomme skaber forskellige mønstre, der er specifikke for virusbelastningen og sygdomsstadiet, lidt beslægtet med et fingeraftryk. Mahmoudi sagde, at det at være i stand til at identificere og katalogisere disse mønstre ville være nøglen til ethvert gennembrud inden for diagnostisk teknologi.

At begynde, en patients biologiske væske introduceres til en lille samling af nanopartikler på mindre end en tusindedel af diameteren af ​​et menneskehår. Den unikke overflade af partiklen opsamler proteiner, lipider og andre molekyler fra væskerne i et mønster, som Mahmoudi omtaler som en biomolekylær corona, eller krone.

"Ved at analysere sammensætningen af ​​kronerne på overfladen af ​​små partikler sammen med statistiske tilgange, platformen kan give et "fingeraftryk"-mønster for patienter, der kan være i risiko for død efter at være blevet inficeret med COVID-19, " sagde Mahmoudi.

Nøglen til disse to nye diagnostiske platforme er deres enkelhed, som giver mulighed for indsættelse af enheder på stedet, hvor patienter behandles. Og fordi de nødvendige patientprøver er let tilgængelige kropsvæsker, ekspert medicinske fagfolk ville ikke være forpligtet til at administrere testen.

For at gøre brug af mønstre identificeret som pålidelige 'fingeraftryk, " Mahmoudi foreslog, at enheden rummer en række små sensorteknologier - såsom en 'optoelektronisk næse' - der er i stand til at afbilde testresultaterne og frembringe en diagnose. "Den foreslåede platform kunne give en følsom, brugervenligt optisk system til nøjagtigt at identificere COVID-19-inficerede patienter med høj risiko for død."

Mahmoudi foreslog også en anden teknologi baseret på et nyligt gennembrud inden for nanopartikel-baseret magnetisk levitation, eller MagLev for kort. Den innovative metode suspenderer patientplasmaprøver i en opløsning af magnetiske nanopartikler. Over tid, der dannes forskellige bånd af proteiner, adskilles ved tæthed. Meget ligesom proteinkronen, disse unikt formede bånd af proteiner skaber distinkte og pålidelige mønstre, der er nyttige til fingeraftrykssygdomme og infektionsstadier.

Mahmoudi fandt ud af, at "MagLev optiske billeder af leviterede proteiner, udsat for maskinlæringsanalyse, tilbyde værdifuld information om individets helbredstilstand." Han er overbevist om teknologiens diagnostiske muligheder for patienter med høj risiko for at dø af COVID-19.

"Sådanne nanoteknologier til tidlig identifikation af højrisikopatienter kan forhindre alvorlig mangel på sundhedsressourcer, minimere dødsraten og forbedre håndteringen af ​​fremtidige epidemier og pandemier, "Sagde Mahmoudi.

Papiret, Nye nanoteknologier til at vurdere risikoen for dødelighed som følge af COVID-19-infektion, "vises i Molekylær Farmaceutik .