По оценкам, ежегодно во всем мире преждевременно рождается 15 миллионов детей, и почти 1 миллион из них умирают каждый год из-за связанных с этим осложнений. В США около 12 процентов детей рождаются преждевременно.
Из тех, кто выжил, многие на протяжении всей жизни сталкиваются с трудностями в обучении и проблемами со зрением и слухом.Существует ряд вмешательств для беременных, которые могут снизить риск преждевременных родов, если их выявить на ранней стадии, в том числе инъекции стероидов, укрепляющих легкие плода, и профилактические меры со стороны матери, такие как оптимизация питания и другие изменения образа жизни.
Теперь исследовательская группа в Университете Бригама Янга во главе с профессором Адамом Т. Вулли, доктором философии. Профессор кафедры химии разработал микрожидкостный чип, часто называемый лабораторией на чипе, который выполняет несколько шагов для захвата и точной идентификации пептида P1, который предсказывает преждевременные роды. Работа опубликована в мартовском онлайн-выпуске журнала «Электрофорез».
Сказал Тиффани Лэш, доктор философии, директор программы NIBIB по микрофлюидным биоаналитическим системам: «Приятно видеть продолжающийся рост микрофлюидных технологий, используемых в качестве миниатюрных диагностических платформ, особенно в данном случае для снижения частоты преждевременных родов и других заболеваний. Доставка. Эта крошечная, но сложная технология имеет огромный потенциал, чтобы иметь огромное значение для личного, общественного здравоохранения и даже на экономическом уровне как в США, так и во всем мире ».
Чип размером всего около 1 x 2 дюйма представляет собой миниатюрную лабораторию. Он известен как «интегрированный» чип, потому что он выполняет несколько этапов обработки на одном кристалле. Это достигается перемещением образца через различные области или резервуары на чипе, в которых образец подвергается дальнейшей обработке, чтобы в конечном итоге выделить и подтвердить присутствие интересующего вещества, что указывает на наличие заболевания.
В этом чипе команда использует твердофазную экстракцию и электрофорез на микрочипах. Твердофазная экстракция — это первый шаг, на котором используются особые химические свойства пептида P1 для преждевременных родов для его концентрирования и отделения от большинства других веществ в образце крови.
На следующем этапе, микрофлюидный электрофорез, используется электрический ток для перемещения и дальнейшего отделения молекул P1 от любых других оставшихся компонентов. Наконец, обогащенный пептид P1 обнаруживается по мере его миграции в определенное положение в микрофлюидном канале.Конечная цель — поместить одну каплю крови на чип и после обработки получить ответ «да» или «нет» на наличие пептида, указывающего на повышенный риск преждевременных родов.Чип, использованный в этих экспериментах, является прототипом, который потребует доработки и оптимизации, прежде чем он будет готов к коммерциализации и использованию в различных медицинских учреждениях.
Но текущие результаты очень обнадеживают.«Демонстрация способности обнаруживать мельчайшие количества пептида P1 — действительно сложная задача», — сказал Вулли. «Мы быстро движемся к созданию недорогого, небольшого, быстрого чипа, для которого требуется всего одна капля крови. Наша команда работает над конечным продуктом, который можно было бы легко использовать в различных учреждениях, включая больницы и клиники в США. , а также в сельских и недостаточно обслуживаемых сообществах по всему миру ».
Многие заболевания, включая рак, дегенеративные состояния и инфекции, выделяют в кровь вещества, которые могут служить ранним признаком заболевания. Обычно такие биомаркеры находятся в очень низких концентрациях, которые невозможно уловить и проанализировать обычным образом.
Следовательно, говорит Вулли, разработанная здесь стратегия изоляции и концентрации может быть адаптирована для выявления ряда заболеваний до того, как будут обнаружены какие-либо симптомы. Раннее выявление пациентов с факторами риска для ряда расстройств позволит начать лечение на ранней стадии, которое потенциально может остановить развитие болезни на самых ранних стадиях.