Результаты были опубликованы в журнале Analytical Chemistry, демонстрирующем обнаружение четырех респираторных заболеваний лошадей, и в Biomedical Microdevices, где система использовалась для обнаружения и количественной оценки присутствия вирусов Зика, Денге и Чикунгунья в капле цельной крови. В число участников проекта входят доктор Дэвид Нэш, частный эксперт по лошадям и ветеринар из Кентукки, и доктор Ян Брукс, ученый-компьютерщик из Национального центра суперкомпьютерных приложений.Недорогая портативная интегрированная в смартфон система представляет собой многообещающее решение для решения проблем диагностики инфекционных заболеваний, особенно в условиях ограниченных ресурсов или в ситуациях, когда результат необходим немедленно. Интеграция диагностического инструмента с технологией мобильной связи позволяет персонализировать уход за пациентами и облегчает управление информацией как поставщикам медицинских услуг, так и усилиям эпидемиологического надзора.
Важно отметить, что система достигает пределов обнаружения, сопоставимых с лабораторными методами и приборами, примерно за 30 минут.Полезной возможностью для диагностики на месте оказания медицинской помощи (POC) или для мобильной ветеринарной лаборатории является одновременное тестирование на наличие более чем одного патогена с помощью единого протокола тестирования, что снижает затраты, экономит время и усилия и позволяет для выявления панели патогенов, которые могут вызывать похожие симптомы.
Инфекционные заболевания остаются основной причиной смерти и инвалидности людей в мире, и в связи с недавними вспышками инфекций, вызванных вирусом Зика, существует острая потребность в простых, чувствительных и легко переводимых тестах в местах оказания медицинской помощи. Вирус Зика оказался в центре внимания международного сообщества в конце 2015 года, когда появились доказательства возможной связи между эпидемией, поразившей Бразилию, и повышением уровня микроцефалии у новорожденных. Зика превратился в широко распространенную глобальную проблему — Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) задокументировала в прошлом году, что с июня 2016 года 60 стран и территорий сообщают о продолжающейся передаче инфекции от комаров. Кроме того, поскольку вирусная инфекция Зика имеет общие симптомы с другими заболеваниями, такими как денге и чикунгунья, требуется быстрая и точная диагностика, чтобы дифференцировать эти инфекции и определить необходимость агрессивного лечения или карантина.
Для исследования лошади использовались в качестве животной модели респираторного заболевания человека и пищевых животных. По словам доктора Дэвида Нэша, «зачастую легче разработать диагностические инструменты для использования людьми, если сначала заняться разработкой со стороны животных.
Многие болезни сначала проявляются у животных, например, канарейка в угольной шахте».Ключевой участник проекта, доктор Нэш, комментирует финансовые последствия вспышек инфекционных заболеваний у лошадей: «Это дорого обходится владельцам лошадей и тренерам и нарушает бизнес-операции всех видов конного спорта. Примите во внимание это — 25 декабря 2016 г. У лошади, содержащейся в конюшне на ипподроме Fair Grounds в Новом Орлеане, поднялась температура, и впоследствии у нее развились неврологические симптомы.
Государственная диагностическая лаборатория находилась в 100 милях и была закрыта на рождественские каникулы. Конечным результатом был вирус герпеса-1 (EHV-1). вспышка, которая привела к карантину более 200 лошадей на ипподроме и серьезным финансовым потерям для владельцев лошадей и владельца ипподрома, Churchill Downs, Inc. Представьте себе последствия, если бы им когда-либо пришлось отложить Кентукки Дерби из-за вспышки болезни ».
Технология предназначена для того, чтобы позволить врачам быстро диагностировать заболевание в своем офисе или на местах, что приводит к более раннему принятию более информированных решений по ведению пациентов, при этом заметно улучшая контроль над вспышками заболеваний. Важной предпосылкой для повсеместного внедрения тестов в местах оказания медицинской помощи на стороне пациента является наличие недорогих, портативных инструментов обнаружения, способных обмениваться данными по беспроводной сети через Интернет.Система использует коммерческий смартфон для получения и интерпретации в реальном времени изображений реакции ферментативной амплификации, которая происходит в кремниевом микрожидкостном чипе, который генерирует зеленую флуоресценцию и отображает визуальные данные теста. Система состоит из немодифицированного смартфона и портативной подставки, напечатанной на 3D-принтере, которая поддерживает оптические и электрические компоненты и взаимодействует с задней камерой смартфона.
Программное приложение, работающее на смартфоне, собирает информацию о тестах, проведенных на микрофлюидной карте, информацию о пациенте и результаты анализов, которые затем передаются в базу данных облачного хранилища.Доктор Нэш замечает: «Этот проект меняет правила игры. Это будущее медицины — наделены полномочиями передовых медицинских специалистов.
Мы не можем остановить вирусы и бактерии, но мы можем диагностировать быстрее. Мы смогли продемонстрировать очевидная польза для человечества, а также для животных на этапе предложения проекта, и наши результаты подтвердили нашу предпосылку.
Затем я хочу исследовать поля, несколько участков, несколько географических местоположений и протестировать в реальных условиях. ситуации в мире ".Аспирантка U of I и научный сотрудник Фу Сун считает этот проект выполнением одной из своих основных карьерных задач: «Я поступила в аспирантуру с надеждой сделать мир лучше, разработав биомедицинские устройства, которые могут способствовать эффективной профилактике заболеваний, диагностике и т.д. Этот проект соответствует моей цели, поскольку он предоставляет решение для оперативной диагностики инфекционных заболеваний.
Подключенный к облачной базе данных через смартфон, он помогает медицинским работникам вступить в эпоху больших данных. и Интернет вещей ".Система представляет собой единственную на сегодняшний день платформу, которая может мультиплексировать обнаружение вирусных и других нуклеиновых кислот-мишеней на портативной установке на месте оказания медицинской помощи с использованием одной капли физиологической жидкости, включая цельную кровь.Для доктора Нэша опыт работы с командой Университета Иллинойса и другими участниками проекта был отличным, поскольку он отмечает: «Здесь действительно была создана разнообразная команда.
Злая умная группа людей! Я не могу себе представить, чтобы проект без инженеров ".