Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

Nanopartiklar Aktivera Ny enhet för att upptäcka infektionssjukdomar Snabbare

Published on August 24, 2010 at 3:15 AM

ASU bioteknik forskning producerar design för ny enhet för att upptäcka sjukdomar snabbt och till lägre kostnader.

Arizona State University forskare har visat ett sätt att drastiskt förenkla testning patienter för infektionssjukdomar och ohälsosamma nivåer protein.

Nya tester instrumentering utvecklats av Antonia Garcia och John Schneider lovar att göra förfarandet billigare och ge resultat på kortare tid.

På bilden är en droppe blod på en prototyp av en diagnostisk enhet som utvecklats av ASU forskare. Det fungerar genom att lysa en nära infraröda lysdioder (LED) på en droppe helblod sittande på en vattenavvisande yta. Formen på drop fokuserar ljuset i en intensiv ljusstråle mäts med en andra LED.

Aktuell testning är långsam och dyr på grund av komplikationer av att arbeta med blod, saliv, urin och andra biologiska vätskor, sade Garcia, en professor vid Institutionen för bio-och hälsovårdsministeriet systemteknik, en av ASU: s Ira A. Fulton Schools of Engineering.

Sådana prover "är komplexa blandningar som kräver sofistikerade instrument som kan blanda ett prov med antikroppar eller andra biologiska reaktanter att producera en riktig positiv eller negativ reaktion", Garcia sagt.

Han och Schneider, ett bioteknik doktorand forskare har kommit med en testmetod som möjliggör patientprovet sig att handla i samförstånd med en rudimentär låg kostnad testinstrument.

Metoden använder vanliga lysdioder (LED) och enkla förstärkare microeletronic snarare än mer tekniskt och dyra laser och robotteknik.

Vätskor och lätt att arbeta tillsammans

Garcia och Schneider har visat att superhydrophobic ytor kan forma blod, saliv, urin och andra vätskor i runda droppar. Dropparna kan fokusera ljus och snabbt blanda och röra mikropartiklar och nanopartices som kan undersökas för att avslöja ett visst smittämne eller protein.

Superhydrophobicity är en egenskap hos material som stöter bort vatten, till exempel ankor fjäder eller blad av Lotus anläggningen. Sådana material används kommersiellt i textilier, byggmaterial och ytbeläggningar.

Den nya enheten fungerar genom att placera en droppe av nanopartiklar eller mikropartiklar på toppen av en droppe av en patient vätska prov på en superhydrophobic yta. Ytan har en liten fördjupning som gör att vätskan provet på plats så att den bildar en sfärisk droppe.

Nedgången fungerar som en lins på grund av ytspänningen. En lysdiod lyste på droppe och droppe formen fokuserar ljuset i en intensiv ljusstråle mäts med en andra LED.

Eftersom nedgången långsamt indunstning, Garcia förklarar nanopartiklar eller mikropartiklar snabbt börja att hålla ihop när patienten vätska provet innehåller smittämnet eller protein som blir måltavla. Smittämnet eller protein som migrerar till mitten av nedgången, vilket de partiklar som ännu inte har fastnat i varandra för att flytta till ytan.

Detta leder till att själv blanda åtgärder som påskyndar den diagnostiska processen så att identifiering kan förekomma hos mindre än två minuter, sade han.

Att mäta den allmänna hälsan

Eftersom vätskan provet blir integrerad med enkla lysdioder och mikroelektronik, forskarna kallar den nya enheten utforma Integrascope.

Garcia och Schneider har byggt flera enheter laboratorium prototypen bygger på design och har visat hur apparaten kan användas för att mäta C-reaktivt protein i humanserum, vilket är en indikator på en rad olika inflammatoriska tillstånd när proteinet är närvarande på höga nivåer.

Höga nivåer av protein kan tyda cell-och vävnadsskador, inflammation, störningar i njurfunktion, eller ett immunförsvar som pumpar ut antikroppar beror på en infektion eller autoimmun sjukdom. Låga halter av protein kan indikera undernäring eller förekomsten av sjukdomar som hindrar kroppen från att producera tillräckligt med protein i blodet.

Enheten kan också användas för att ge en indikation på den allmänna hälsan genom att mäta totala protein i humanserum, saliv och urin.

Potentiella globala påverkan

Utvecklingen av enheten utlöstes under Schneiders studier för doktorsexamen, som han experimenterade med skinande en lysdiod på en droppe vätska vilar på en superhydrophobic yta. Han försökte se om han kunde upptäcka förändringar i ljustransmission som skulle avgöra om ett protein som finns i vätskan.

"Till vår förvåning" Garcia sa, "Vi insåg snabbt att hans laboratorium set-up genererat en mycket stark ljusstråle som lätt kan mätas med hjälp av ett fiberoptiskt ljus detektor hade vi i labbet."

Forskningsresultaten har publicerats på webbplatsen Natur Precedings. Rapporten beskriver hur den nya enheten fungerar och ger detaljer om vilken information det diagnostiska testet ger inom de första minuterna av dess användning.

Billiga lösningar

Den vanligaste billiga produkter på marknaden nu lateralt flöde immunanalyser liknande i utseende och funktion till de tidiga graviditetstest.

Den största stötestenen för att göra billiga diagnostik för många tillstånd och sjukdomar är att känsligheten äventyras för specificitet i dessa lateralt flöde immunanalys.

En annan strategi för att krympa komplexa instrument lider av svårigheten att minska kostnaderna till vad de flesta skulle ha råd - ungefär $ 1 till $ 2 dollar per test - liksom behovet av reservdelar och särskild hantering.

"Att ha en global inverkan, måste vi ha exakta och känsliga verktyg som kan hjälpa vårdgivare behandla patienter till en låg kostnad under sitt första besök", säger Schneider.

"Vårt mål är att översätta denna teknik och design till en robust och enkel att använda enheten som vi skulle ge bort gratis till kliniker. De enda kostnaderna för att använda Integrascope skulle vara i droppe av partiklar och en liten bit av en superhydrophobic yta - ungefär $ 1 till $ 2 dollar, "Garcia sagt.

Internationellt samarbete

Med de upprepade och mer frekvent spridning av infektionssjukdomar över hela världen, det blir allt viktigare att ha bra diagnostiska system i fattiga länder så rätt behandling kan ges snabbt - och så att det finns en global system för tidig varning för att varna allmänheten om nya och betydande sjukdomsutbrott fram, sade Garcia.

För att hjälpa uppnå detta är Garcia och Schneider teaming med nanoteknik experter Vladimiro Mujica och Manuel Marquez.

De hoppas att etablera samarbeten med latinamerikanska universitet, regeringschefer och entreprenörer att utveckla nya diagnostiska enheter.

"Vi tror att en gemensam USA-Latinamerika teknikutveckling ansträngning kommer gnista ekonomisk verksamhet som kommer att gynna båda regionerna och förhindra sjukdomsutbrott och social oro i vår del av världen", sade Mujica, professor vid institutionen för kemi och biokemi i ASU: s College of Liberal Arts & Sciences.

Marquez, en entreprenör och adjungerad forskare medlem i School of Biological and Health Systems Engineering, är VD och forskningsledare för företaget YNANO. Företaget är specialiserat på dropp-nanoteknologi för biomedicinska tillämpningar, inklusive Integrascope för sjukdomsdiagnos.

"Jag är entusiastisk över möjligheterna för denna enhet och att eleverna kan direkt engagerade i forskning och utveckling," Marquez sagt. "Jag har ägnat mer än ett decennium av min karriär att göra det möjligt ingenjörer och forskare att snabbt tillämpa sina grundläggande upptäckter att lösa verkliga problem."

Källa: http://www.asu.edu/

Last Update: 7. October 2011 03:07

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