Инженеры Rutgers изобрели технологию биосенсора, известную как лаборатория на чипе, которую можно использовать в портативных или носимых устройствах для мониторинга вашего здоровья и воздействия опасных бактерий, вирусов и загрязняющих веществ.«Это действительно важно в контексте персонализированной медицины или персонализированного мониторинга здоровья», — сказал Мехди Джаванмард, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Рутгерса в Нью-Брансуике. «Наша технология позволяет проводить настоящие лаборатории на чипах. Мы говорим о платформах размером с USB-накопитель или что-то еще, что можно интегрировать, например, в Apple Watch или Fitbit».Исследование, описывающее изобретение, было недавно освещено на обложке журнала Lab on a Chip, опубликованного Королевским химическим обществом.
По словам Джаванмарда, старшего автора исследования, технология, которая включает в себя электронное штрих-кодирование микрочастиц, дающее им штрих-код, который их идентифицирует, может использоваться для проверки показателей здоровья и болезней, бактерий и вирусов, а также воздуха и других загрязнителей.В последние десятилетия исследования биомаркеров — индикаторов здоровья и болезней, таких как белки или молекулы ДНК — выявили сложную природу молекулярных механизмов, лежащих в основе болезней человека.
Это повысило важность одновременного тестирования жидкостей организма на множество биомаркеров, говорится в исследовании.«Одного биомаркера часто недостаточно, чтобы определить конкретное заболевание из-за неоднородной природы различных типов заболеваний, таких как болезни сердца, рак и воспалительные заболевания», — сказал Джаванмард, который работает в Школе инженерии. «Чтобы получить точный диагноз и точное лечение различных состояний здоровья, вам необходимо иметь возможность анализировать несколько биомаркеров одновременно».
Хорошо известные биомаркеры включают простатоспецифический антиген (ПСА), белок, вырабатываемый клетками предстательной железы. По данным Национального института рака, мужчины с раком простаты часто имеют повышенный уровень ПСА. Гормон хорионического гонадотропина человека (ХГЧ), еще один распространенный биомаркер, измеряется в домашних тестах на беременность.По словам Джаванмарда, громоздкие оптические инструменты представляют собой новейшую технологию для обнаружения и измерения биомаркеров, но они слишком велики, чтобы их можно было носить или добавлять в портативные устройства.
Электронное обнаружение микрочастиц позволяет использовать сверхкомпактные инструменты, необходимые для носимых устройств. Методика штрих-кодирования частиц, разработанная исследователями Рутгерса, впервые является полностью электронной. Это позволяет уменьшить размер биосенсоров до размера носимого браслета или микрочипа, говорится в исследовании.По его словам, эта технология обеспечивает точность определения биомаркеров более 95 процентов, и в настоящее время ведется точная настройка, чтобы сделать ее точной на 100 процентов.
Команда Джаванмарда также работает над портативным обнаружением микроорганизмов, включая болезнетворные бактерии и вирусы.«Представьте себе небольшой инструмент, который может анализировать мазок того, что находится на дверной ручке ванной или входной двери, и обнаруживать грипп или множество других вирусных частиц», — сказал он. «Представьте, что вы заказываете салат в ресторане и проверяете его на наличие кишечной палочки или бактерий сальмонеллы».
По словам Джаванмарда, такие инструменты могут появиться на рынке примерно через два года, а инструменты для мониторинга и диагностики состояния здоровья — примерно через пять лет.