Nanopartikel Aktifkan Perangkat Baru untuk Mendeteksi Penyakit Infeksi Cepat

Published on August 24, 2010 at 3:15 AM

Riset bioteknologi ASU menghasilkan desain untuk perangkat baru untuk membantu mendeteksi penyakit dengan cepat dan dengan biaya yang lebih rendah.

Arizona State University peneliti telah menunjukkan cara untuk secara dramatis menyederhanakan pasien tes untuk penyakit menular dan tingkat protein yang tidak sehat.

Pengujian instrumentasi baru yang dikembangkan oleh Antonia Garcia dan John Schneider berjanji untuk membuat prosedur lebih murah dan menghasilkan hasil dalam waktu kurang.

Digambarkan adalah setetes darah di sebuah prototipe dari perangkat diagnostik yang dikembangkan oleh peneliti ASU. Ia bekerja dengan bersinar cahaya inframerah-dekat-emitting diode (LED) pada setetes darah keseluruhan duduk di permukaan yang menolak air. Bentuk drop memfokuskan cahaya ke balok intens diukur dengan LED kedua.

Pengujian saat ini lambat dan mahal karena komplikasi bekerja dengan darah, urin air liur, dan cairan biologis lainnya, kata Garcia, seorang profesor di Sekolah Biologi dan Kesehatan Sistem dan Teknik, salah satu ASU Ira A. Fulton Sekolah Teknik.

Sampel tersebut "adalah campuran kompleks yang membutuhkan instrumen canggih mampu mencampur sampel dengan antibodi atau reaktan biologi lainnya untuk menghasilkan reaksi positif atau negatif yang akurat," kata Garcia.

Dia dan Schneider, peneliti bioteknologi lulusan mahasiswa, telah datang dengan metode pengujian yang memungkinkan sampel pasien itu sendiri untuk bertindak dalam konser dengan perangkat, dasar biaya rendah pengujian.

Metode penggunaan umum dioda pemancar cahaya (LED) dan amplifier microeletronic sederhana daripada laser lebih teknologi intensif dan mahal dan robotika.

Cairan dan cahaya bekerja sama

Garcia dan Schneider telah menunjukkan bahwa permukaan superhydrophobic dapat membentuk darah, air liur, urin dan cairan lainnya ke tetes bulat. Tetes dapat memfokuskan cahaya dan cepat campuran dan bergerak mikropartikel dan nanopartices yang dapat diperiksa untuk mengungkapkan agen infeksius tertentu atau protein.

Superhydrophobicity adalah properti dari bahan yang menolak air, seperti bulu bebek 'atau daun dari tanaman teratai. Bahan tersebut digunakan secara komersial dalam industri tekstil, bahan bangunan dan coating permukaan.

Perangkat baru beroperasi dengan menempatkan setetes nanopartikel atau mikropartikel di atas setetes sampel cairan pasien pada permukaan superhydrophobic. Permukaan memiliki depresi kecil yang memegang sampel cairan di tempat sehingga membentuk bola drop.

Drop bertindak sebagai lensa karena tegangan permukaan. Sebuah LED bersinar pada drop dan bentuk penurunan memfokuskan cahaya ke balok intens diukur dengan LED kedua.

Karena drop perlahan-lahan menguap, Garcia menjelaskan, nanopartikel atau mikropartikel cepat mulai untuk tetap bersama-sama ketika sampel cairan pasien berisi agen infeksi atau protein menjadi sasaran. Agen infeksius atau protein berpindah ke pusat drop, meninggalkan partikel yang belum saling menempel untuk pindah ke permukaan.

Hal ini menyebabkan tindakan pencampuran diri yang mempercepat proses diagnostik sehingga deteksi yang dapat terjadi dalam waktu kurang dari dua menit, katanya.

Mengukur kesehatan secara keseluruhan

Karena sampel cairan menjadi terintegrasi dengan LED sederhana dan mikroelektronik, para peneliti panggilan desain perangkat baru Integrascope ini.

Garcia dan Schneider telah membangun beberapa prototipe perangkat laboratorium berdasarkan desain dan telah menunjukkan bagaimana perangkat dapat digunakan untuk mengukur C Reactive Protein dalam serum manusia, yang merupakan indikator dari berbagai kondisi inflamasi ketika protein hadir pada tingkat tinggi.

Tingginya kadar protein dapat menunjukkan sel dan kerusakan jaringan, peradangan, gangguan fungsi ginjal, atau sistem kekebalan tubuh yang memompa keluar antibodi akibat infeksi atau penyakit autoimun. Tingkat protein yang rendah dapat menunjukkan malnutrisi atau adanya penyakit yang mencegah tubuh dari memproduksi protein darah yang cukup.

Perangkat ini juga dapat digunakan untuk memberikan indikasi kesehatan secara keseluruhan dengan mengukur total protein dalam serum manusia, air liur dan urin.

Potensi global dampak

Pengembangan perangkat dipicu selama studi Schneider untuk gelar doktornya, saat ia bereksperimen dengan bersinar LED pada setetes cairan beristirahat pada permukaan superhydrophobic. Dia mencoba untuk melihat apakah ia bisa mendeteksi perubahan transmisi cahaya yang akan mengatakan apakah protein yang hadir dalam cairan.

"Yang mengejutkan kami," Garcia mengatakan, "kami segera menyadari bahwa set-up laboratorium yang dihasilkan sinar cahaya yang sangat kuat yang dapat dengan mudah diukur dengan menggunakan detektor cahaya serat optik yang kami miliki di laboratorium."

Hasil penelitian telah diposting di situs web Alam Precedings. Laporan ini menggambarkan bagaimana perangkat baru bekerja dan memberikan rincian informasi tes diagnostik menyediakan dalam beberapa menit pertama penggunaannya.

Rendah-biaya solusi

Biaya-rendah yang paling umum perangkat di pasaran sekarang lateral aliran immunoassays serupa dalam tampilan dan fungsi untuk tes kehamilan awal.

Batu sandungan terbesar dalam membuat rendah biaya perangkat diagnostik untuk berbagai kondisi dan penyakit adalah bahwa sensitivitas dikompromikan untuk kekhususan dalam immunoassays aliran lateral.

Sebuah strategi yang berbeda untuk miniaturirasi instrumen kompleks menderita kesulitan dalam mengurangi biaya untuk apa yang kebanyakan orang akan mampu membeli - sekitar $ 1 ke $ 2 dollar per tes - serta kebutuhan untuk suku cadang dan penanganan khusus.

"Untuk memiliki dampak global, kita perlu memiliki alat akurat dan sensitif yang dapat membantu penyedia layanan kesehatan mengobati pasien dengan biaya rendah selama kunjungan pertama mereka", kata Schneider.

"Tujuan kami adalah untuk menerjemahkan ini teknologi dan desain ke dalam perangkat kasar dan mudah digunakan yang kami akan memberikan gratis untuk klinik. Biaya hanya terlibat dengan menggunakan Integrascope akan di drop partikel dan sepotong kecil dari permukaan superhydrophobic - sekitar $ 1 ke $ 2 dolar, "kata Garcia.

Internasional kolaborasi

Dengan penyebaran diulang dan lebih sering dari penyakit menular di seluruh dunia, itu menjadi lebih penting untuk memiliki sistem diagnostik yang baik di negara-negara miskin sehingga pengobatan yang tepat dapat disediakan dengan cepat - dan supaya ada sistem peringatan dini global untuk memperingatkan masyarakat jika wabah baru dan signifikan penyakit muncul, kata Garcia.

Untuk membantu mencapai itu, Garcia dan Schneider yang bekerja sama dengan para ahli nanoteknologi Vladimiro Mujica dan Manuel Marquez.

Mereka berharap untuk membangun kolaborasi dengan universitas Amerika Latin, para pemimpin pemerintah dan pengusaha untuk mengembangkan perangkat diagnostik baru.

"Kami percaya AS-Latin bersama Amerika teknologi pengembangan usaha akan memicu aktivitas ekonomi yang akan menguntungkan kedua wilayah dan mencegah wabah penyakit dan kerusuhan sosial di bagian kita di dunia", kata Mujica, seorang profesor di Departemen Kimia dan Biokimia di ASU College of Liberal Arts & Sciences.

Marquez, seorang pengusaha dan anggota fakultas tambahan di Sekolah Teknik Sistem Biologi dan Kesehatan, adalah presiden dan pemimpin penelitian dari YNANO perusahaan. Perusahaan mengkhususkan diri dalam tetesan-nanoengineering untuk aplikasi biomedis, termasuk Integrascope untuk diagnosis penyakit.

"Saya gembira tentang potensi untuk perangkat ini, dan bahwa siswa dapat langsung terlibat dalam proses penelitian dan pengembangan," kata Marquez. "Saya sudah mengabdikan lebih dari satu dekade karir saya untuk memungkinkan para insinyur dan ilmuwan untuk cepat menerapkan penemuan dasar mereka untuk memecahkan masalah kehidupan nyata."

Sumber: http://www.asu.edu/

Last Update: 6. October 2011 14:13

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit