基于微针的诊断使疟疾检测像贴绷带一样简单

微针绷带疟疾试验
一种类似绷带的疟疾检测方法采用一系列微针,从皮肤上收集组织液,并在几分钟内在测试条上提供结果。(资料来源:莱斯大学杰夫·菲特洛)

检测疟疾可能变得像贴绷带一样简单。这就是莱斯大学工程师开发的一个平台背后的想法,他们推出了一种用于快速诊断测试的微针贴片,不需要抽血。

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《自然》杂志详细介绍了该装置微系统与纳米工程利用真皮间质液中含有的蛋白质生物标记物,人们通常认为这是水泡内部的液体,但它包围着皮肤中的所有细胞。这种液体含有多种疾病的生物标记物,如疟疾,可用于快速检测。赖斯大学布朗工程学院的机械工程师彼得·利勒霍吉说,这种一次性贴片可以被编程来检测其他疾病,可能包括COVID-19。莱斯大学报道

Lillehoj说:“在这篇论文中,我们将重点放在疟疾检测上,因为这个项目是由比尔和梅林达·盖茨基金会资助的,这对他们来说是一个重要的优先级。”他于今年1月加入莱斯大学,担任机械工程副教授。“但我们可以利用这项技术来检测在间质液中出现生物标志物的其他疾病。”

Lillehoj和主要作者、莱斯大学博士后研究员薛江(音)共同开发的这项独立测试在大约20分钟内就能得出结果,不需要医学专业知识或任何设备。

粘性贴片的一侧有16根4 × 4排列的空心微针,另一侧有一个基于抗体的横向流动测试条。当抗体检测到疟疾的蛋白质生物标志物时,就会发生反应,并将条带暴露表面上的两条读出线变成红色。如果测试结果为阴性,则只有一条线变为红色。

针被处理成亲水的——也就是说,被水吸引——所以液体被吸进并流经测试条。一旦测试完成,该设备就可以像任何绷带一样被移除。

两名戴口罩的研究人员
莱斯大学机械工程师Peter Lillehoj和博士后研究员薛江展示了一种类似绷带的设备,它包含微针和一条试纸,可以快速诊断疟疾,而不需要抽血。(资料来源:莱斯大学杰夫·菲特洛)

虽然微针和抗体测试条已经被广泛研究,但Lillehoj说,他的实验室是第一个将它们结合成一个简单、廉价的包,在需要时易于部署,特别是在发展中地区,在这些地区,手指刺血取样和训练有素的医务人员来诊断样本可能具有挑战性。

这种空心针宽375微米,长750微米,足以到达皮肤内通常在800到1000微米厚之间的液体。这些针足够锋利,可以克服进入皮肤时的机械压力。

Lillehoj说:“我和薛峰已经把这种贴片敷在了皮肤上,和扎手指或抽血相比,它一点也不疼。”“这比被刺痛要轻。我想说,这种感觉就像在你的皮肤上贴了胶带,然后把它剥下来。”

他们认为熟悉的外形可能会提供一些安慰,尤其是对孩子们。

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“我们并不想让它看起来像绷带,”他说。“我们从一个矩形形状开始,然后只是把边缘弄圆,让它看起来更漂亮一点。我们并没有计划到这一点,但也许这会让这个补丁更贴近大众。”

Lillehoj估计,如果批量生产,单个补丁的成本可能在1美元左右。

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