Modulare Blöcke könnten es Labors auf der ganzen Welt ermöglichen, kostengünstig und einfach ihre eigene Diagnose zu erstellen – ScienceDaily

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Forscher am Little Devices Lab des MIT haben eine Reihe von modularen Blöcken entwickelt, die auf verschiedene Arten zu Diagnosegeräten zusammengefügt werden können. Diese "plug-and-play" -Geräte, für die nur wenig Erfahrung benötigt wird, können Blutzuckerwerte bei Diabetikern testen oder eine Virusinfektion erkennen.

"Unsere langfristige Motivation besteht darin, kleine, Ressourcenlabore, um ihre eigenen Bibliotheken von Plug-and-Play-Diagnosen zu erstellen, um ihre lokalen Patientenpopulationen unabhängig voneinander zu behandeln ", sagt Anna Young, Co-Direktorin des MIT Little Devices Lab, Dozentin am Institut für Medizintechnik und Wissenschaft und einer der

Mit diesem System, Ampli-Blöcke genannt, arbeitet das MIT-Team an Geräten zur Erkennung von Krebs, Zika-Viren und anderen Infektionskrankheiten. Die Blöcke sind preiswert und kosten etwa 6 Cent für vier Blöcke, und sie erfordern keine Kühlung oder spezielle Handhabung, was sie für den Gebrauch in den Entwicklungsländern attraktiv macht.

"Wir sehen diese Bausätze als eine Möglichkeit, die Barrieren zu verringern "Wir machen medizinische Technologie", sagt Jose Gomez-Marquez, Co-Direktor des Little Devices Lab und der leitende Autor der Arbeit.

Elizabeth Phillips '13, eine Doktorandin an der Purdue University, ist auch eine Hauptautorin des Artikels , die am 16. Mai in der Zeitschrift Advanced Healthcare Materials erscheint. Weitere Autoren sind Kimberly Hamad-Schifferli, eine außerordentliche Professorin für Ingenieurwissenschaften an der Universität von Massachusetts in Boston und eine Gastwissenschaftlerin am MIT-Department für Maschinenbau; Nikolas Albarran, ein leitender Ingenieur im Little Devices Lab; Jonah Butler, ein MIT Junior; und Kaira Lujan, ein ehemaliger Gaststudent im Little Devices Lab.

Kundenspezifische Diagnostik

In den letzten zehn Jahren haben viele Forscher an kleinen, tragbaren Diagnosegeräten gearbeitet, die auf chemischen Reaktionen beruhen auf Papierstreifen. Viele dieser Tests verwenden die Lateral-Flow-Technologie, die der gleiche Ansatz ist, der bei Schwangerschaftstests zu Hause verwendet wird.

Trotz dieser Bemühungen wurden solche Tests nicht in großem Umfang eingesetzt. Ein Hindernis, sagt Gomez-Marquez, ist, dass viele dieser Geräte nicht im Hinblick auf die Herstellbarkeit im großen Maßstab entwickelt wurden. Ein anderer Grund ist, dass Unternehmen möglicherweise nicht daran interessiert sind, eine Diagnose für eine Krankheit zu erstellen, die nicht viele Menschen betrifft.

Die Forscher des Little Devices Lab erkannten, dass sie diese Diagnose in die Hände von viel mehr Menschen bringen könnten wenn sie ein Kit aus modularen Komponenten erstellt haben, die zusammengestellt werden können, um genau das zu erzeugen, was der Benutzer benötigt. Zu diesem Zweck haben sie etwa 40 verschiedene Bausteine ​​geschaffen, die Laborarbeiter auf der ganzen Welt problemlos selbst zusammenbauen können, so wie die Menschen in den 1970er Jahren begonnen haben, ihre eigenen Radios und andere elektronische Geräte aus kommerziell erhältlichen elektronischen "Breadboards" zusammenzusetzen. [19659003] "Als das elektronische Steckbrett herauskam, mussten sich die Leute keine Sorgen um den Aufbau ihrer eigenen Widerstände oder Kondensatoren machen. Sie konnten sich Sorgen machen, wozu sie eigentlich Elektronik verwenden wollten, nämlich die gesamte Schaltung", sagt Gomez. Marquez sagt:

In diesem Fall bestehen die Komponenten aus einem Blatt Papier oder Glasfaser, die zwischen einem Plastik- oder Metallblock und einer Glasabdeckung eingeschlossen sind. Die Blöcke, die an jeder Kante etwa einen halben Zoll groß sind, können entlang jeder Kante zusammenschnappen. Einige der Blöcke enthalten Kanäle für Proben, die gerade hindurch fließen, einige haben Windungen und einige können eine Probe von einer Pipette empfangen oder mehrere Reagenzien zusammen mischen.

Die Blöcke können auch verschiedene biochemische Funktionen ausführen. Viele enthalten Antikörper, die ein bestimmtes Molekül in einer Blut- oder Urinprobe nachweisen können. Diese Antikörper sind an Nanopartikel gebunden, die ihre Farbe ändern, wenn das Zielmolekül vorhanden ist, was auf ein positives Ergebnis hinweist.

Diese Blöcke können auf unterschiedliche Weise ausgerichtet werden, sodass der Benutzer Diagnosen basierend auf einer Reaktion oder einer Reihe von Reaktionen erstellen kann. In einem Beispiel kombinierten die Forscher Blöcke, die drei verschiedene Moleküle detektieren, um einen Test für Isonikotinsäure zu erstellen, der zeigen kann, ob Tuberkulose-Patienten ihre Medikamente einnehmen.

Die Blöcke sind funktionell farbcodiert, was die Vormontage erleichtert Geräte mit Anweisungen, die die Forscher planen, online zu stellen. Sie hoffen auch, dass Benutzer ihre eigenen Spezifikationen zu dem Online-Leitfaden entwickeln und beisteuern werden.

Bessere Leistung

Die Forscher zeigten auch, dass diese Blöcke in gewisser Weise frühere Versionen von Papierdiagnosegeräten übertreffen können . Zum Beispiel stellten sie fest, dass sie eine Probe mehrmals über einen Teststreifen hin und her laufen lassen konnten, um das Signal zu verbessern. Dies könnte es einfacher machen, verlässliche Ergebnisse aus Urin und Speichelproben zu erhalten, die normalerweise verdünnter sind als Blutproben, aber leichter von Patienten zu bekommen sind.

"Das sind Dinge, die mit Standard-Lateral-Flow-Tests nicht gemacht werden können diese sind nicht modular – man kann sie nur einmal ausführen ", sagt Hamad-Schifferli.

Das Team arbeitet unter anderem an Tests für das humane Papillomavirus, Malaria und Lyme-Borreliose. Sie arbeiten auch an Blöcken, die nützliche Verbindungen, einschließlich Drogen, synthetisieren können, sowie an Blöcken, die elektrische Komponenten wie etwa LEDs enthalten.

Das ultimative Ziel ist es, die Technologie in die Hände kleiner Labore sowohl in Industrie- als auch in Entwicklungsländern zu bringen , damit sie ihre eigene Diagnose erstellen können. Das MIT-Team hat sie bereits an Labore in Chile und Nicaragua geschickt, wo sie Geräte entwickelt haben, um die Einhaltung der TB-Behandlung durch die Patienten zu überwachen und eine genetische Variante zu testen, die Malaria schwerer behandelbar macht

Sie hoffen nun, ein Unternehmen zur Herstellung und zum Vertrieb der Kits auf der ganzen Welt zu gründen.

"Wir freuen uns, die Plattform für andere Forscher zu öffnen, damit sie die Blöcke nutzen und ihre eigenen Reaktionen erzeugen können "Young sagt.

Die Forschung wurde durch ein Geschenk von Autodesk und dem US Public Health Service finanziert.

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Achtung! Dieser Artikel wurde automatisch von Englisch in Deutsch übersetzt. Den Original Artikel finden Sie hier:

Quelle

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