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隨插即用的診斷設備

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2018/05/17
麻省理工學院Little Devices實驗室的聯合負責人Jose Gomez-Marquez擁有一張紙質診斷塊,可以輕鬆列印,然後以各種方式組合,以創建客製化的診斷設備。 圖片來自:Melanie Gonick / MIT
麻省理工學院小型設備實驗室的研究人員開發了一套模組化模塊,這些模塊可以通過不同的方式組合在一起生成診斷設備。這些隨插即用設備,只需要很少的專業知識,就可以測試糖尿病患者的血糖水平,或檢測病毒感染等功能。

醫學工程和科學研究所,同時也是該論文主要作者之一的麻省理工學院Little Devices Lab 副主任Anna Young 說:「我們長期的動力是使小型低資源實驗室,能夠生成自己的隨插即用診斷庫,以獨立對待當地患者群。」

使用這個稱為Ampli區塊的系統,麻省理工學院團隊正在研究檢測癌症的設備,以及茲卡病毒和其他傳染病。這些模塊價格低廉,四個模塊花費約6美分,而且不需要冷藏或特殊處理,因此非常適合在發展中國家使用。

Little Devices實驗室的聯合負責人,該論文的高級作者Jose Gomez-Marquez說,他們視這些結構套件為降低製造醫療技術障礙的一種方式。
該論文於5月16日發表在《高級醫療保健材料》雜誌上。13 歲的普渡大學研究生伊麗莎白菲利普斯,也是該論文的主要作者。其他作者包括Kimberly Hamad-Schifferli,麻州大學波士頓分校,也是麻省理工學院機械工程系訪問科學家、 Little Devices Lab的高級工程師Nikolas Albarran、麻省理工大學三年級生Jonah Butler,以及Little Devices Lab的前訪問學生Kaira Lujan。

客製化的診斷
在過去十年中,許多研究人員一直致力於小型便攜式診斷設備上的試紙條的化學反應。這些測試使用側流層析法,這是應用在驗孕棒的相同方法。

儘管做了這些努力,但這樣的測試還沒有被廣泛部署。 Gomez-Marquez說,其中一個障礙是,這些設備的設計並沒有考慮到規模化生產。另一個原因是公司可能並不想對大量生小眾市場的產品。

Little Devices實驗室的研究人員意識到,如果他們發明一套模塊化組件,可以將這些診斷信息交給更多人使用,這些組件套件可以放在一起以精確生成用戶需要的內容。為此,他們創造了大約40種不同的構建模塊,世界各地的實驗室工作人員可以輕鬆地自行組裝,正如在20世紀70年代,人們開始從商用電子實驗板,組裝自己的無線電和其他電子設備一樣。

戈麥斯馬爾克斯說:「當電子實驗板問世時,毋需自行製造電阻器或電容器,而使用者使用電子設備,是為了製造整個電路。」

在這種情況下,組件由夾在塑料或金屬塊,與玻璃蓋之間的紙或玻璃纖維片構成。這些模塊的邊緣大約有半英吋,可以沿著任何邊緣卡在一起。一些模塊包含樣品流通的通道,有些可以轉動,有些可以從移液器接收樣品或將多種試劑混合在一起。

這些模塊還可以執行不同的生化功能。許多含有可以檢測血液或尿液樣本中特定分子的抗體。這些抗體附著在奈米粒子上,當目標分子存在時,奈米粒子會發生顏色變化,表明有陽性結果。

這些塊狀可以以不同的方式對齊,讓使用者以一個反應或一系列反應建立診斷。在一個實例中,研究人員將檢測三種不同分子的區塊結合起來,為異菸肼進行檢測,從而揭示肺結核患者是否正在服用藥物。

這些模塊按功能進行了顏色編碼,使用說明讓組裝預先設計的器材變得更加容易。研究人員也希望使用者能夠開發,並提供他們自己的規格給在線指南。

更好的性能
研究人員還表示,從某些方面來說,這些模塊可以勝過以前版本的試紙診斷設備。例如,他們發現他們可以多次在試紙上來回運行樣品,進而增強信號,以便更容易從尿液和唾液樣本中獲得可靠的結果。尿液和唾液樣本通常比血液樣本更稀,但更容易從患者身上取得。

Hamad-Schifferli說,這些是標準側流測試無法做到的事情,因為這些測試不是模塊化的,只能運行一次。

該團隊正在進行人類乳頭狀瘤病毒、瘧疾和萊姆病等試驗。他們還在研究可合成有用化合物(包括藥物)的區塊,以及包含LED等電子元件的區塊。

最終目標是......完整資訊