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Activar las nanopartículas Nuevo dispositivo para detectar enfermedades infecciosas más rápido

Published on August 24, 2010 at 3:15 AM

Investigación ASU bioingeniería produce de diseño para el nuevo dispositivo para ayudar a detectar enfermedades de forma rápida y con menores costes.

Del Estado de Arizona investigadores de la Universidad han demostrado una forma de simplificar drásticamente los pacientes pruebas de enfermedades infecciosas y los niveles poco saludables de proteínas.

Instrumentación de nuevas pruebas desarrolladas por Antonia García y John Schneider se compromete a hacer el procedimiento menos costoso y produce resultados en menos tiempo.

En la foto una gota de sangre en un prototipo de un dispositivo de diagnóstico desarrollado por investigadores de ASU. Funciona mediante un rayo de luz del infrarrojo cercano diodo emisor (LED) en una gota de sangre entera sentado en una superficie que repele el agua. La forma de la gota se enfoca la luz en un intenso haz medido por un segundo LED.

Prueba actual es lento y caro debido a las complicaciones de trabajar con sangre, saliva, orina y otros fluidos biológicos, dijo García, profesor en la Escuela de Ciencias Biológicas y de Ingeniería de Sistemas de Salud, una de las escuelas Ira A. Fulton de ASU de Ingeniería.

Dichas muestras "son mezclas complejas que requieren instrumentos sofisticados, capaces de mezclar una muestra con los anticuerpos u otros reactivos biológicos para producir una reacción precisa positivo o negativo", dijo García.

Él y Schneider, un graduado de la bioingeniería estudiante investigador, han llegado a un método de análisis que permite a la muestra del paciente en sí para actuar en concierto con un dispositivo rudimentario, las pruebas de bajo costo.

El método de los usos comunes diodos emisores de luz (LED) y amplificadores simples microeletronic vez que las impresoras láser con tecnología más intensiva y costosa y la robótica.

Líquidos y la luz trabajan juntos

García y Schneider han demostrado que las superficies superhidrófobas puede dar forma a la sangre, saliva, orina y otros líquidos en gotas redondas. Las gotas se pueden enfocar la luz y rápidamente se mezcla y se mueven las micropartículas y nanopartices que pueden ser examinadas para revelar un agente infeccioso específico o de proteínas.

Superhydrophobicity es una propiedad de los materiales que repelen el agua, tales como plumas de pato o las hojas de la planta del loto. Estos materiales se utilizan comercialmente en la industria textil, materiales de construcción y revestimientos de superficies.

El nuevo dispositivo funciona mediante la colocación de una gota de nanopartículas o micropartículas en la parte superior de una gota de una muestra de líquido del paciente sobre una superficie superhidrófobas. La superficie tiene una pequeña depresión que contiene la muestra de líquido en el lugar de manera que forme una gota esférica.

La caída actúa como una lente, debido a la tensión superficial. Un LED es brilló en la caída y la forma de la gota se enfoca la luz en un intenso haz medido por un segundo LED.

Debido a que la caída se evapora lentamente, explica García, las nanopartículas o micropartículas rápidamente comienzan a pegarse cuando la muestra de líquido del paciente infectada con el agente o las proteínas como objetivo. El agente infeccioso o de proteínas se desplazan hacia el centro de la gota, dejando las partículas que aún no han pegado para pasar a la superficie.

Esto lleva a la acción de auto-mezcla que acelera el proceso de diagnóstico a fin de que la detección puede ocurrir en menos de dos minutos, dijo.

Medir la salud general

Debido a que la muestra de líquido se integra con los LEDs simple y la microelectrónica, los investigadores llaman el diseño del dispositivo nuevo Integrascope.

García y Schneider han construido varios prototipos de dispositivos de laboratorio basado en el diseño y han demostrado que el dispositivo puede ser usado para medir la proteína C reactiva en el suero humano, que es un indicador de una variedad de condiciones inflamatorias, cuando la proteína está presente en altos niveles.

Los altos niveles de proteínas puede indicar daño celular y tisular, inflamación, alteración de la función renal, o un sistema inmunológico que está bombeando anticuerpos debido a una infección o una enfermedad autoinmune. Los niveles bajos de proteínas puede indicar la desnutrición o la presencia de enfermedades que impiden que el cuerpo produzca suficiente proteína de la sangre.

El dispositivo también puede utilizarse para proporcionar una indicación de la salud en general mediante la medición de la proteína total en suero humano, la saliva y la orina.

Impacto global potencial

El desarrollo del dispositivo se desencadenó durante los estudios de Schneider para su doctorado, ya que experimentó con el brillo de un LED en una gota de líquido en reposo sobre una superficie superhidrófobas. Estaba tratando de ver si podía detectar cambios en la transmisión de la luz que le diga si una proteína estaba presente en el líquido.

"Para nuestra sorpresa," dijo García, "nos dimos cuenta rápidamente de que su puesta en marcha de laboratorio genera un haz de luz muy fuerte que puede ser fácilmente medido con un detector de luz de fibra óptica que teníamos en el laboratorio".

Los resultados de la investigación han sido publicados en el sitio web Precedings Naturaleza. El informe describe cómo el nuevo dispositivo que funciona y da los detalles de la información que proporciona la prueba de diagnóstico en los primeros minutos de su uso.

Soluciones de bajo costo

Los más comunes dispositivos de bajo costo en el mercado ahora son de flujo lateral inmunoensayos similares en apariencia y función a la prueba temprana del embarazo.

El mayor obstáculo en la fabricación de dispositivos de bajo costo para el diagnóstico de muchas condiciones y enfermedades es que la sensibilidad se ve comprometida por la especificidad de estos inmunoensayos de flujo lateral.

Una estrategia diferente para miniaturizar los instrumentos complejos sufre de la dificultad de reducir el costo de lo que mucha gente sería capaz de permitirse el lujo - cerca de $ 1 a $ 2 dólares por prueba -, así como la necesidad de piezas de repuesto y un manejo especial.

"Para tener un impacto global, es necesario contar con herramientas precisas y sensibles que pueden ayudar a los proveedores de salud tratan a los pacientes a un bajo costo en su primera visita", dijo Schneider.

"Nuestro objetivo es convertir esta tecnología y el diseño en un dispositivo compacto y fácil de usar que nos dan de forma gratuita a las clínicas. Los únicos costos que implica el uso de la Integrascope estaría en la caída de partículas y una pequeña porción de una superficie superhidrófobas - cerca de $ 1 a $ 2 dólares ", dijo García.

La colaboración internacional

Con la difusión repetida y frecuente de las enfermedades infecciosas en todo el mundo, es cada vez más importante contar con buenos sistemas de diagnóstico en los países pobres para el tratamiento adecuado se puede proporcionar con rapidez - y lo que hay es una compañía global de alerta temprana del sistema para alertar a la opinión pública si brotes nuevos y significativos de la enfermedad aparecen, dijo García.

Para ayudar a lograr esto, García y Schneider se han unido con expertos en nanotecnología Vladimiro Mujica y Manuel Márquez.

Tienen la esperanza de establecer colaboraciones con universidades de América Latina, los líderes del gobierno y los empresarios para desarrollar el dispositivo de diagnóstico nuevos.

"Creemos que un conjunto de Estados Unidos-América Latina la tecnología de América del esfuerzo de desarrollo provocará la actividad económica que beneficie a ambas regiones y prevenir brotes de enfermedades y disturbios sociales en nuestra parte del mundo", dijo Mujica, profesor en el Departamento de Química y Bioquímica de la ASU Colegio de Artes Liberales y Ciencias.

Márquez, empresario y profesor adjunto en la Escuela de Ciencias Biológicas y de Ingeniería de Sistemas de Salud, es el presidente y líder de investigación del YNANO empresa. La compañía se especializa en la gota-nanoingeniería para aplicaciones biomédicas, incluyendo Integrascope para el diagnóstico de la enfermedad.

"Estoy muy entusiasmado con el potencial de este dispositivo, y que los estudiantes pueden participar directamente en el proceso de investigación y desarrollo", dijo Márquez. "He dedicado más de una década de mi carrera para permitir a los ingenieros y científicos para aplicar rápidamente sus descubrimientos básicos a la solución de problemas reales."

Fuente: http://www.asu.edu/

Last Update: 3. October 2011 05:29

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