Тест на антитіла до Covid-19: безболісний пластир з мікроголками перевіряє рідину між клітинами

Інженери Інженерної школи МакКелві при Університеті Вашингтона в Сент-Луїсі розробили пластир з мікроголками, який можна наносити на шкіру, захоплювати біомаркер з інтерстиціальної рідини й завдяки своїй безпрецедентній чутливості це дозволяє лаборантам виявляти присутність в організмі антитіл.


Забір крові не приносить задоволення

Це боляче. Вени можуть лопнути, а то й сховатися - наче вони теж намагаються уникати голки. Часто лікарі використовують зразки крові для перевірки на біомаркери захворювання: антитіла, які сигналізують про вірусну або бактеріальну інфекцію, такі як SARS-CoV-2, вірус, відповідальний за COVID-19; або цитокіни, що свідчать про запалення, яке спостерігається при таких станах, як ревматоїдний артрит та сепсис.

Однак ці біомаркери не просто в крові. Вони також можуть бути знайдені в щільному рідкому середовищі, яке оточує наші клітини, але в невеликій кількості, що ускладнює їх виявлення.  


До цього часу

Інженери Інженерної школи Маккелві при Університеті Вашингтона в Сент-Луїсі розробили пластир на мікроголках, який можна наносити на шкіру, фіксувати біомаркер і завдяки своїй безпрецедентній чутливості дозволяє лаборантам виявляти його присутність.
Ця технологія недорога, проста у використанні лаборантом або самими пацієнтами й може усунути необхідність поїздки до лікарні лише для забору крові.
Дослідження, проведене лабораторією Шріканта Сінгаманені, професора Ліліана та Е. Лісле Хьюз з кафедри машинобудування та матеріалознавства,  опубліковано в Інтернеті 22 січня в журналі Nature Biomedical Engineering.  
На додаток до низької вартості та простоти використання, ці мікроголчані пластирі мають ще одну перевагу перед забором крові, мабуть, найважливішу особливість для декого:
"Вони абсолютно безболісні", - сказав Сінгаманені.
Пошук біомаркера за допомогою цих пластирів на мікроголках подібний до аналізу крові.
Але замість того, щоб використовувати розчин для пошуку та кількісної оцінки біомаркера в крові, мікроголки безпосередньо захоплюють його з рідини, яка оточує наші клітини в шкірі, яка називається шкірною інтерстиціальною рідиною (ISF).
Після того, як біомаркери захоплені, вони виявляються таким же чином - за допомогою флуоресценції для позначення їх присутності та кількості. ISF - це багате джерело біомолекул, щільно наповнене всім, від нейромедіаторів до клітинних відходів.
Однак для аналізу біомаркерів у ISF звичайний метод, як правило, вимагає вилучення ISF зі шкіри. Цей метод є складним, і зазвичай кількість ISF, яку можна отримати, недостатня для аналізу.
Це стало основною перешкодою для розробки технології біосенсору на основі мікроголок.
Інший метод передбачає безпосереднє захоплення біомаркера в ISF без необхідності витягувати ISF.  Як показник на насиченому концерті та спроба пробитися вперед, біомаркер повинен маневрувати через переповнений динамічний ISF, перш ніж дістатися до мікроголок в шкірній тканині. За таких умов неможливо захопити достатню кількість біомаркерів, щоб побачити, використовуючи традиційний аналіз, непросто.
Але у команди є своєрідна секретна зброя: "плазмонові фтори", надяскрава флуоресцентна наномарка. У порівнянні з традиційними флуоресцентними мітками, коли аналіз проводився на мікроголчаному пластирі з використанням плазмонічного фтору, сигнал біомаркерів цільових білків сяяв приблизно в 1400 разів яскравіше і стає помітним навіть тоді, коли вони присутні в низьких концентраціях.
"Раніше концентрація біомаркеру повинна була складати близько декількох мікрограмів на мілілітр рідини", - заявив Чжею (Райан) Ван, аспірант лабораторії Сінгаманені та один з провідних авторів статті. Це далеко поза реальним фізіологічним діапазоном.
Але використовуючи плазмоновий фтор, дослідницькій групі вдалося виявити біомаркери порядку пікограм на мілілітр.
"Це на порядок чутливіше", - сказав Райан.
Ці пластирі мають безліч якостей, які можуть зробити реальний вплив на медицину, полегшити догляд за пацієнтами та дослідження. Вони дозволять постачальникам здійснювати моніторинг біомаркерів з часом, особливо важливо, коли мова йде про розуміння того, як формується імунітет при нових захворюваннях.
Наприклад, дослідники, які працюють над вакцинами проти COVID-19, повинні знати, чи виробляють люди правильні антитіла і як довго.
"Давайте застосуємо пластир, - сказав Сінгаманені, - і подивимося, чи є у людини антитіла проти COVID-19 і на якому рівні".
Також він корисний в екстрених випадках:
"Коли хтось скаржиться на біль у грудях і його доставляють до лікарні на швидкій допомозі, ми сподіваємось, що можна буде застосувати пластир", - каже Цзіньї Луан, студентка, яка нещодавно закінчила Лабораторію Сінгаманені та один із провідних авторів статті.
Замість того, щоб їхати до лікарні та брати кров, ЕМТ можуть використовувати пластир з мікроголками для тесту на тропонін, біомаркер, який вказує на інфаркт міокарда.
Для людей з хронічними захворюваннями, які вимагають регулярного моніторингу, пластирі на мікроголках можуть усунути непотрібні поїздки до лікарні, заощаджуючи гроші, час та уникнути дискомфорту. Пластирі майже безболісні.
"Вони заглиблюються приблизно на 400 мкм у шкірну тканину", - сказав Сінгаманені. "Вони навіть не торкаються сенсорних нервів".
У лабораторії використання цієї технології може обмежити кількість тварин, необхідних для досліджень. Іноді дослідження вимагають багато послідовних вимірювань, щоб зафіксувати припливи та відпливи біомаркерів - наприклад, для моніторингу прогресування сепсису. Іноді це означає багато дрібних тварин.
"Ми могли б значно зменшити кількість тварин, необхідних для таких досліджень", - сказав Сінгаманені. Наслідки величезні - і лабораторія Сінгаманені хоче переконатися, що всі вони досліджені.
За його словами, є багато роботи, “він повинен буде визначити клінічні граничні показники”, тобто діапазон біомаркерів у ISF, який відповідає нормальному та аномальному рівню.
"Нам доведеться визначити, які рівні біомаркеру є нормальними, які рівні є патологічними".
Його дослідницька група працює над методами доставлення на великі відстані та в суворих умовах, надаючи можливості для поліпшення охорони здоров’я на селі.
"Але ми не повинні робити все це самі", - сказав Сінгаманені.
Натомість ця технологія буде доступна фахівцям у різних областях медицини.
"Ми створили технологію платформи, яку може використовувати кожен", - сказав він. "І вони можуть використовувати його, щоб знайти біомаркер, що цікавить".

Ми не повинні робити все це самі
Сінгаманені та Еріка Л. Шеллер, доцент кафедри медицини кафедри хвороб кісток та мінералів Медичного факультету, спільно працювали над дослідженням концентрації біомаркерів у тканинах.
Сучасні підходи до такої оцінки вимагають ізоляції місцевих тканин і не дозволяють проводити послідовне та постійне обстеження. Сінгаманені та Еріка Л. Шеллер розробляють кращу платформу для досягнення довгострокового моніторингу концентрації місцевих біомаркерів.  

Працюючи разом
Шрікант Сінгаманені, професор Ліліан Е. Ліс Хьюз з кафедри машинобудування та матеріалознавства, і Джай С. Рудра, доцент кафедри біомедичної інженерії, працювали разом, щоб розглянути кокаїнові вакцини, які блокують здатність кокаїну проникати в мозок.
Сучасні кандидати на таку вакцину не дають довготривалих результатів; вони вимагають частого підсилення.
Сінгаманені та Рудра хотіли кращого способу визначити, коли наслідки вакцини припиняються.
"Ми показали, що за допомогою пластирів можна зрозуміти, чи виробляє людина все ще необхідні антитіла", - сказав Сінгаманені. "Забір крові не потрібен".  
за матеріалами Medical Xpress


27.01.2021 615
10.05.2022
Тетяна Дармограй

Чимало українців, які наразі у відносній безпеці, відчувають провину, що можуть жити звичним життям. Зокрема, у них нерідко виникає так званий «синдром вцілілого».

954
28.04.2022
Тетяна Дармограй

Фіртка поспілкувалась з психологинею Оленою Коструб про те, як упоратися з втратою близької людини, як підтримати того, хто переживає втрату та чого робити не потрібно.    

1960
19.04.2022
Алла Павлуцька

Що таке війна для психіки, як уникнути конфліктів у команді, якщо ти волонтер? Як волонтерити, щоб не вигоріти передчасно? Як говорити з дітьми про війну та заспокоювати їх? Вправи, які допоможуть під час паніки в укритті та вдома, про синдром “провини вцілілого” та інша корисна інформація від психологині та коуч-менторки.

2831
15.04.2022
Уляна Мокринчук

Фіртка продовжує публікувати історії людей, які особисто пережили жахіття війни та переїхали з місць, які постраждали від воєнних дій, на Івано-Франківщину або перебувають тут транзитом.

3466
08.04.2022
о. Володимир Лукашевський

Війна торкається абсолютно кожного. З чим найчастіше сьогодні люди звертаються до лікаря та як побороти відчуття неспокою, говоримо з терапевтом Клініки св. Луки Лілією Федунців.

3675
07.04.2022
Мар’яна Цимбалюк

Голова Івано-Франківського обласного відділення Асоціації фахівців з нерухомості України розповів про те, що відбувалося з орендою житла на початку війни, чи стабілізувалися ціни, настільки комерційна нерухомість виросла в ціні у зв'язку з релокацією бізнесу і що слід очікувати на ринку нерухомості Прикарпаття найближчим часом.

6855 1

24 лютого Росія оголосила про початок так званої «спеціальної військової операції» в Україні. Кожній розважливій людині зрозуміло, що те, що відбувається в Україні, є повномасштабною війною. Однак, це не класична конвенційна війна (масові звірячі злочини проти мирного населення це підтверджують), в якій збройні сили однієї держави у відкритій конфронтації за нормами міжнародного права протистоять військовим силам іншої.

3859

Сьогодні кожен українець незалежно від своїх політичних, релігійних чи інших поглядів є солдатом української армії, що захищає свою країну від російсько-білоруських окупантів.

5672

Російський ліберал не може відчувати емпатію до українського народу, до його трагедії. Для нього душевні терзання російського мародера і вбивці куди важливіші і, головне, ближчі. Це таке осмислення власної нікчемності.

6806 1

Раз на рік Президент США звертається до країни з трибуни у Конгресі. State of the Union. Своєрідний звіт про стан речей в країні. Перші 20 хв (з 60) були про Україну. Овації стоячи кожну хвилину. Майже всі з українськими прапорцями.  

7629
18.04.2022

Аби уникнути харчових отруєнь чи гострих кишкових інфекцій, спеціалісти Головного управління Держпродспоживслужби в Івано-Франківській області рекомендують дотримуватись основних правил.

2464
28.03.2022

Вже незабаром в Івано-Франківську запрацюють анонсовані владою соціальні ринки. Тут всі охочі зможуть придбати продукти за нижчою, аніж у магазинах, ціною.

4729
25.03.2022

Харчуватися тут можуть як евакуйовані українці, так і місцеві мешканці громади.

5116
09.05.2022

Кожен охочий мав змогу доєднатися до молитви через трансляцію на інтернет-ресурсах Івано-Франківської Архієпархії УГКЦ та Архікатедрального собору.  

484
04.05.2022

Розмова між предстоятелями церков відбулась через відеозв'язок Zoom і тривала близько 40 хвилин. Патріарх Кирило під час розмови з протягом 20 хвилин, "читаючи з папірця", намагався переконати Папу Римського в доцільності війни росії проти України. 

948
25.04.2022

Православні християни вшановують пам'ять преподобного Василя Сповідника, єпископа Парійського. Наші пращури у молитвах до святого просили про надання сили та хоробрості, а також про позбавлення від хвороб. Що не можна і що  слід робити в цей день.

1818
07.04.2022

Християни східного обряду 7 квітня відзначають Благовіщення Пресвятої Богородиці – третє за значенням свято після Різдва та Великодня. Згідно віруваннями цього дня Діві Марії явився Архангел Гавриїл, який повідомив її про те, що вона стане матір'ю Ісуса Христа.  

3401
08.05.2022

Схиляємось перед матерями та батьками, які виростили мужніх патріотів, перед дітьми, які втратили батьків...

922
25.04.2022

У Франції офіційно оголосили переможця президентських виборів, другий тур яких відбувся у неділю 24 квітня.

1790
07.04.2022

Нагадаємо, що попри те, що ЗСУ фіксують численні обстріли українських земель, що ведуться з території Білорусії; дислокацію на білоруських землях російських окупантів, котрі вбивають, гвалтують та грабують цивільне населення в Україні Лукашенко цинічно заявляє, що Білорусь не є учасником війни.  

3696
05.04.2022

Метою законопроєкту є встановлення кримінальної відповідальності за пропаганду символіки військової агресії рф проти України та за порушення законів і звичаїв війни в частині використання військовими формуваннями держави-агресора цивільного населення окупованих територій в якості «живого щита».

3910 9
20.03.2022

За словами Володимира Зеленського, РНБО прийняла рішення призупинити будь-яку діяльність на території України низки партій, які мають зв’язки з росією.

5455