Lehdessä äskettäin julkaistussa tutkimuksessa Pieni, kirjoittajat tarjoavat katsauksen sekä mikro- että nanomittakaavan tekniikoista, jotka edistivät virustautien diagnosointia.
Tutkimus:Mikro- ja nanomittakaavan tekniikat virusinfektioiden diagnosoimiseksi Kuva Luotto:nito / Shutterstock.com
Virusinfektioiden diagnoosi riippuu suurelta osin kyvystä mitata virusmolekyylejä, kuten oligonukleotideja tai glykoproteiineja biologisessa näytteessä. Joitakin tavanomaisia menetelmiä, joita käytetään tähän, ovat polymeraasiketjureaktio (PCR), kiinteän faasin immuunimääritykset (SPI), soluviljelmä, ja immunofluoresenssi.
Vaikka nämä menetelmät ovat luotettavia ja nopeita, niihin liittyy usein useita rajoituksia, mukaan lukien suhteellisen korkeat kustannukset, menetelmien monimutkaisuus, koulutetun henkilöstön tarve suorittaa nämä kokeet, ja suuren tarkkuuden puute. Nämä menetelmät eivät myöskään pysty havaitsemaan noin kolmannesta hengitystieinfektioista, virusperäinen gastroenteriitti, ja viruksen aivotulehdus.
Selvästi, edelleen tarvitaan käytännöllisiä edullisia diagnostisia tekniikoita, kannettava, luotettava, tarkka, ja mahdollistavat POC-sovellukset. Mikro- ja nanomittakaavan tekniikoiden kehittyminen on tarjonnut potentiaalisen ratkaisun haasteisiin, jotka liittyvät virusdiagnoosin tavanomaisiin menetelmiin.
Jotkut mikro- ja nanomittakaavan tekniikoihin liittyvistä eduista sisältävät pienennyksen, automaatio, käytännöllisyys, ja käyttäjäystävällinen luonne. Näissä tekniikoissa käytetään usein edullisia mikrofluidikanavia, joilla on korkea pinta-tilavuus-suhde ja minimaaliset tilavuusvaatimukset, vähentää näytteiden ja kalliiden reagenssien kulutusta. Mikro- ja nanomittakaavan tekniikat ovat kustannustehokkaita ratkaisuja, jotka kykenevät havaitsemaan ihmisten nisäkäsvirusten valtavan monimuotoisuuden.
Tähän mennessä, mikro- ja nanomittakaavan tekniikoita on käytetty parantamaan virustautien diagnosointiprosessien kaikkia näkökohtia. Tämä sisältää näytteenoton, näytteen käsittely, tunnustus, rikastuminen, havaitsemismenetelmiä.
Erilaisia ihmiskehosta saatuja näytteitä voidaan käyttää virusmolekyylien havaitsemiseen diagnoositarkoituksiin. Useimpia laboratoriokokeita varten näyte sisältää sylkeä, siemenneste, virtsa, ysköksen, ja ulosteet. Kuitenkin, näytteitä voidaan kerätä myös silloin, kun potilaalle tehdään leikkaus ja/tai hän on anestesiassa, johon kuuluu aivo -selkäydin, lapsivesi, johto, tai nivelneste.
Mikroneula (MN) -laastaripohjaisia pyyhkeitä on käytetty näytteenottoa varten useita vuosikymmeniä. Joitakin MN -laastareihin liittyviä etuja ovat suuri pinta -ala ja kyky tunkeutua syvälle ihoon, mikä mahdollistaa virusten tehokkaan sieppaamisen. Itse asiassa, kun sitä käytetään COVID-19:n varhaiseen etiologiseen diagnosointiin, korkeita "vääriä negatiivisia tuloksia" on vältetty.
Lisäksi on kehitetty useita erityyppisiä uloshengitysilman näytteenottolaitteita virusten havaitsemiseksi mikro- ja nanomittakaavan tekniikoiden perusteella. Verrattuna aiempiin erittäin epämiellyttäviin uloshengityslaitteisiin, Nämä uudet laitteet ovat mukavampia ja niitä voidaan siksi käyttää hengitysteiden virusinfektioiden varhaiseen havaitsemiseen.
Mikro- ja nanomittakaavan teknologioiden joukossa, joita on käytetty virusten havaitsemismenetelmien edistämiseen, kuuluu mikrofluiditeknologioita. Mikrofluidinen näytteenkäsittely voi nopeasti havaita viruspatogeenit dynaamisessa ympäristössä.
Mikrofluidijärjestelmillä varustetut lab-on-chip-tekniikat ovat tuottaneet lupaavia tuloksia niiden hyödyllisyydestä virusten diagnosoinnissa. Jokaisella mikrofluidijärjestelmän kanavalla on tietty toiminto, kuten näytteen valmistelu, reagenssien sekoittaminen, tai havaitseminen, mikä mahdollistaa tavanomaisten havaintomenetelmien integroinnin pienoispiiriin.
Joitakin tämän tyyppiseen diagnostiikkalaitteeseen liittyviä etuja ovat vähimmäisnäytteen määrä ja monipuolisuus sekä kliinisiin että henkilökohtaisiin tarkoituksiin. Lisäksi, nämä mikrofluidiset laitteet pystyvät myös erottamaan kaikki ei -toivotut molekyylit kiinnostavasta kohteesta, jolloin virukset voidaan helposti havaita verestä, sylki, nenänielun vanupuikot, tai virtsanäytteitä.
Koska monissa näytteissä on pieniä pitoisuuksia tärkeitä biomarkkereita, joita käytetään viruksen diagnoosin tueksi, Tarkat ja luotettavat tunnistus- ja rikastustekniikat ovat välttämättömiä. Koska virukset ovat erittäin pieniä organismeja, joiden koko voi olla 20–90 nanometriä (nm), on ratkaisevan tärkeää, että tunnustamis- ja rikastamismenetelmät pystyvät eristämään, visualisointi, ja erottaa nämä pienet mikro -organismit muista näytteen sisältämistä molekyyleistä.
Tätä varten useita erilaisia nanohiukkasia, mukaan lukien kvanttipisteet, sekä hiilipohjaiset ja metalliset nanohiukkaset, on käytetty erilaisiin virussovelluksiin. Erityisesti, funktionalisoidut nanohiukkaset, jotka on konjugoitu biomolekyylien, kuten nukleiinihappojen kanssa, vasta -aineet, tai proteiinit ovat lisänneet monistustekniikoiden spesifisyyttä tunnistamalla viruksia, vaikka niitä olisi hyvin pieninä pitoisuuksina.
Herkkyyden parantamiseksi on kehitetty useita tunnistustekniikoita, jotka perustuvat mikro- ja nanomittakaavan tekniikoihin. kustannustehokkuus, ja helppokäyttöisyys perinteisiin havaintomenetelmiin verrattuna.
Nanopartikkeleihin perustuvat tekniikat, esimerkiksi, käyttävät usein metallisia ja ei-metallisia nanohiukkasia, koska ne ovat hyödyllisiä tartuntatautien havaitsemisessa. Joitakin yleisimpiä metallisia nanohiukkasia, joita on käytetty tähän tarkoitukseen, ovat kulta, hopea, rautaoksidi, sinkkioksidi, ja titaanidioksidin nanohiukkasia.
Virusten havaitsemiseen on käytetty myös useita mikrosiruun perustuvia tekniikoita. Optiset anturit, elektroniset anturit, sähkömagneettinen, pietsosähköiset biosensorit, ja deoksiribonukleiinihapon (DNA) mikrotason biosensorit ovat joitain eri tekniikoista, jotka on yhdistetty sirun alustoihin diagnostisten menetelmien minimoimiseksi.
Jotkut eri menetelmistä, joita on käytetty helppokäyttöisten ja edullisten mikrofluidilaitteiden tuottamiseen, ovat mikrotyöstö, tietokoneen numeerinen ohjausjyrsintä, pehmeä litografia, ja hiilidioksidi (CO 2 ) laserleikkaus.
Kaksiulotteisia (2D) ja kolmiulotteisia (3D) tulostusmenetelmiä on myös käytetty nopeuttamaan erilaisten virusdiagnostiikkalaitteiden tuotantoa. Tärkeää 3D -tulostus voidaan yhdistää muihin perinteisiin valmistusmenetelmiin, kuten koneistus, jyrsintä, ja litografia, monimutkaisten laitteiden valmistamiseksi.
Muita valmistusmenetelmiä, joista keskusteltiin niiden hyödyllisyydestä mikro- ja nanomittakaavajärjestelmien tuottamisessa virusdiagnostiikkaan, ovat silkkipainatus, xurografia, ja lab-on-painettu piirilevy (PCB).
Yleensä ottaen, sekä mikro- että nanoteknologialla on yhä kasvava rooli virusdiagnostiikassa. Näiden tekniikoiden kliinistä validointia ja optimointia tarvitaan edelleen, jotta ne voidaan sisällyttää molempiin tutkimuksiin kliinisiin sovelluksiin.
Kalan lima voi olla mahdollinen antibioottien lähde
Äskettäin löydetyt suuret faagit hämärtävät elämän ja ei-elämän rajan
Tutkijat toivovat, että verikoke, jolla diagnosoidaan tarkasti fibromyalgia, voisi olla saatavilla viiden vuoden kuluessa
Ennenaikaisten imeväisten kasvuongelmat, jotka liittyvät muuttuneisiin suolistobakteereihin
Vetyhengitys ei ole Bikini -atollilta
Keisarileikkauksella syntyneillä naisilla on suurempi lihavuuden ja diabeteksen riski
Uusi tutkimus osoittaa parantuneen eloonjäämisen potilailla, joilla on pitkälle edennyt kolorektaalinen BRAF-mutanttisyöpä
Uuden kliinisen tutkimuksen tulokset julkaistiin tänään New England Journal of Medicine osoittavat, että kolmen lääkkeen yhdistelmän käyttö, joka kohdistuu tiettyyn BRAF -geenimutaatioon potilailla,
Kaksosten kanssa tehty tutkimus osoittaa, että COVID-19-oireilla on geneettinen vaikutus
Uusi tutkimus julkaistiin esipainopalvelimella medRxiv Kings Collegesta, Lontoo, ehdottaa, että yksilön geneettinen koostumus voi vaikuttaa siihen, kuinka paljon henkilö todennäköisesti kärsii COVID
Nuori veri palauttaa elinvoimaa vanhuksilla
Bram Stokerin Dracula selviytyi nuorten tyttöjen verestä. Nyt tutkijat ovat havainneet, että tässä outossa teoriassa on voinut olla totuutta! Lontoon yliopiston yliopiston geneetikon Dame Linda Part