تست سریع بیماری هایی با علائم مشابه را مشخص می کند

سنجش جریان جانبی دوبلکس برای تیفوئید و مالاریا. چند قطره سرم انسانی در کارتریج در پایین قرار می گیرد. همانطور که نمونه در سراسر نوار آزمایش در کارتریج جریان می یابد، توپ های قرمز (نانوذرات) حصبه را تشخیص می دهند که یک خط قرمز ایجاد می کند و نانوذرات آبی مالاریا را تشخیص می دهند که یک خط آبی ایجاد می کند. نانوذرات قرمز و آبی غیر محدود به نوار کنترل متصل می شوند تا یک خط بنفش ایجاد کنند. کارتریج خوان سمت چپ می تواند برای نمایش واضح نتایج در شرایط کم نور استفاده شود. اعتبار: با اجازه کائو و همکاران، تجدید چاپ شده است، شیمی تجزیه (2021). DOI: 10.1021/acs.analchem.1c03298

مالاریا و تب حصبه از مشکلات عمده سلامتی در مناطق گرمسیری هستند، اما تشخیص دقیق اغلب با همپوشانی یا علائم غیراختصاصی و دسترسی محدود به تشخیص مختل می شود. اکنون، دانشمندانی که توسط NIBIB تامین مالی می‌شوند، یک سنجش نقطه مراقبت واحد ایجاد کرده‌اند که مالاریا، تیفوئید یا هر دو را به طور همزمان در تنها 15 دقیقه شناسایی می‌کند.

هر سال، در سراسر جهان، بیش از 240 میلیون مورد مالاریا عامل تقریباً 600000 مرگ و میر است. 10 تا 20 میلیون مورد تب حصبه عامل حدود 150000 مرگ و میر است. هر دو بیماری تب دار هستند (باعث تب بالا می شوند)، که اغلب دلیل مراجعه فرد به کلینیک است. در حال حاضر، اکثر آزمایش‌ها برای تعیین اینکه کدام بیماری وجود دارد، به تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته و پرسنل آموزش‌دیده نیاز دارد که در مناطقی مانند جنوب صحرای آفریقا که در آن مالاریا، حصبه، و زیرساخت‌های بهداشتی ضعیف وجود دارد، در دسترس نیستند.

برای حل این مشکل، دانشمندان دانشگاه کرنل در ایتاکا، نیویورک یک آزمایش دستی ایجاد کرده اند که سرعت، دقت و هزینه کم لازم برای استفاده عملی در محیط های کم منابع را که در آن دو بیماری فراگیر هستند و حتی می توانند بیماری را آلوده کنند، ترکیب می کند. همان فرد

گروه کورنل یک تلاش مشترک 10 ساله است که هدف آن بهبود سلامت عمومی با ایجاد تشخیص‌های ارزان قیمت است که در آن چیزی که تیم به عنوان نقطه نیاز توصیف می‌کند کار می‌کند – در هر جایی از جامعه‌ای که تشخیص سریع می‌تواند باعث بهبود افراد در درمان شود. این همکاری توسط دکتر دیوید اریکسون، استاد کالج Sibley در دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا Sibley، و دکتر Saurabh Mehta، استاد جانت و گوردون لنکتون در بهداشت جهانی، اپیدمیولوژی و تغذیه در بخش علوم تغذیه ایجاد شد.

دکتر تیفانی لاش، مدیر برنامه NIBIB در فناوری‌های تشخیصی نقطه مراقبت، توضیح داد: «گروه کورنل در آزمایش‌های نقطه مراقبت (POC) متخصص است که می‌تواند تأثیر واقعی در جهان در حال توسعه داشته باشد. . “این آزمایش مهم را می توان به لیست رو به رشدی از دستاوردهای آنها اضافه کرد که شامل تست های POC است که کمبودهای تغذیه ای، تعدادی از بیماری های عفونی، سطح کلسترول و حتی سرطان را تشخیص می دهد.”

آزمایش جدیدی که می تواند تشخیص دهد آیا بیمار به مالاریا، تیفوئید یا هر دو آلوده است یا خیر، به عنوان سنجش جریان جانبی شناخته می شود. مانند تست‌های بارداری و تست‌های خانگی COVID-19، سواب‌ها یا مایعات از بیمار روی نوار تست قرار می‌گیرند، جایی که در سراسر نوار جریان دارند. ظاهر خطوط رنگی مختلف نشان می دهد که آیا عفونت وجود دارد یا خیر. بخش مهمی از این آزمایش‌ها یک خط کنترل است که نشان می‌دهد آزمایش به درستی انجام شده است.

این روش جدید با استفاده از سرم انسانی حاوی آنتی ژن های مالاریا و تیفوئید و همچنین نمونه های بیمار از چندین فرد مورد آزمایش قرار گرفت. با نمونه های حاوی آنتی ژن از هر دو عامل بیماری، سنجش جریان جانبی یک خط قرمز نشان دهنده تیفوئید، یک خط آبی نشان دهنده مالاریا و یک خط کنترل بنفش ایجاد کرد. نمونه های بالینی اضافی با روش جدید برای بهینه سازی عملکرد و حساسیت آزمایش در حال آزمایش هستند.

یکی از جنبه‌های نوآورانه کلیدی این فناوری، شیمی مهندسی شده ماهرانه است که امکان تشخیص همزمان مالاریا و تب حصبه را در یک نوار آزمایش تنها با استفاده از چند قطره سرم فراهم می‌کند – که به عنوان “دوبلکس” توصیف می‌شود، زیرا می‌تواند دو بیماری را تشخیص دهد. نوآوری دیگر، یک دستگاه اپتیکال خوان ارزان قیمت است که حساسیت بسیار بالایی دارد و می تواند خطوطی را که روی نوارهای تست ظاهر می شوند و با چشم غیرمسلح به وضوح قابل مشاهده نیستند، تشخیص دهد. یک خواننده، که می تواند خدمت کند و کل کلینیک حدود 70 دلار هزینه دارد، با آزمایش های جداگانه هر کدام حدود 2 دلار.

مهتا توضیح می دهد: “در نهایت تشخیص در مورد درمان است – شناسایی بیماری مناسب برای تسهیل درمان مناسب و انجام آن در اسرع وقت.” به عنوان مثال، بدون انجام آزمایش تشخیصی دقیق، پرسنل مراقبت‌های بهداشتی در محیط‌های کم منابع اغلب مجبورند به درمان احتمالی متوسل شوند. آنها ممکن است فقط مالاریا را درمان کنند، اگر در منطقه شایع‌تر باشد. با این حال، اگر فرد مبتلا به تیفوئید باشد، بیماری ممکن است بدتر شود و زمان از دست رفته برای درمان صحیح تیفوئید می تواند منجر به یک وضعیت بحرانی شود.”

مسئله دیگر مشکل ایجاد مقاومت آنتی بیوتیکی است. بدون تشخیصی که امکان درمان با موثرترین دارو را برای بیماری خاص فراهم می کند، استفاده بیش از حد از آنتی بیوتیک های طیف گسترده تر در نهایت منجر به ایجاد مقاومت آنتی بیوتیکی می شود که می تواند جمعیتی را بدون درمان موثر برای چنین بیماری هایی رها کند.

از جنبه مهندسی، اریکسون دلیل ایجاد خواننده دستی را توضیح داد که نوارهای تست را اسکن می کند و نتایج را نمایش می دهد. ما آزمایش‌هایی را ایجاد کرده‌ایم که از خواننده‌ای استفاده می‌کنند که مستقیماً به تلفن هوشمند متصل است، اما در این زمینه افراد گوشی‌های هوشمند متفاوتی دارند که ساختن یک قطعه سخت‌افزار – یک خواننده – که بتواند به درستی به همه تلفن‌های هوشمند متصل شود غیرعملی است. “

برای رفع این مشکل، تیم در حال توسعه خواننده‌ای است که می‌تواند با انواع گوشی‌های هوشمند از طریق بلوتوث ارتباط برقرار کند. اگرچه خواننده فعلی به سادگی می‌تواند نتایج آزمایش را نمایش دهد، اما با ایجاد قابلیت بلوتوث، می‌توان نتایج آزمایش را به پرونده سلامتی افراد در تلفن هوشمندش اضافه کرد. گردآوری چنین اطلاعاتی همچنین می‌تواند برای ردیابی شیوع بیماری در یک جمعیت و جمع‌آوری اطلاعات مرتبط دیگر مانند ظهور انواع بیماری که می‌تواند برای توسعه برنامه‌های بهداشت عمومی مؤثرتر مورد استفاده قرار گیرد، بسیار ارزشمند باشد.

این گروه اخیراً تخصص مهندسی و بهداشت جهانی خود را روی ایجاد آزمایش‌های POC برای کمک به تشخیص شرایط مؤثر بر سلامت مادر و کودک متمرکز کرده است – یک مشکل بهداشت عمومی حیاتی که مادران و کودکان را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار می‌دهد.