Neseniai žurnale paskelbtame tyrime Mažas, autoriai pateikia apžvalgą apie mikro ir nanoskalės technologijas, kurios padėjo išplėsti virusinių ligų diagnozę.
Tyrimas:Mikro ir nanoskalės technologijos virusinėms infekcijoms diagnozuoti. Vaizdo kreditas:nito / Shutterstock.com
Virusinių infekcijų diagnozė labai priklauso nuo gebėjimo biologiniame mėginyje išmatuoti viruso molekules, tokias kaip oligonukleotidai ar glikoproteinai. Tam naudojami tradiciniai metodai, įskaitant polimerazės grandininę reakciją (PGR), kietosios fazės imuniniai tyrimai (SPI), ląstelių kultūros, ir imunofluorescencija.
Nors šie metodai yra patikimi ir greiti, jie dažnai yra susiję su keliais apribojimais, įskaitant santykinai dideles išlaidas, metodų sudėtingumas, apmokytų darbuotojų poreikis atlikti šiuos eksperimentus, ir didelio tikslumo stoka. Šie metodai taip pat negali aptikti maždaug trečdalio kvėpavimo takų virusinių infekcijų, virusinis gastroenteritas, ir virusinis encefalitas.
Aišku, vis dar reikia praktiškų pigių diagnostikos technologijų, nešiojamas, patikimas, tikslus, ir leisti naudotis priežiūros punkto (POC) programomis. Mikro ir nanoskalės technologijų atsiradimas suteikė galimybę išspręsti problemas, susijusias su įprastiniais virusų diagnostikos metodais.
Kai kurie pagrindiniai privalumai, susiję su mikro ir nanoskalės technologijomis, yra miniatiūrizavimas, automatika, praktiškumas, ir patogus pobūdis. Šiose technologijose dažnai naudojami pigūs mikrofluidiniai kanalai, turintys didelį paviršiaus ir tūrio santykį ir minimalius tūrio reikalavimus, taip sumažinamas mėginių ir brangių reagentų suvartojimas. Mikro ir nanoskalės technologijos yra ekonomiškai efektyvūs sprendimai, galintys aptikti didžiulę žinduolių virusų, kurie, kaip žinoma, užkrečia žmones, įvairovę.
Iki šiol, mikro ir nanoskalės technologijos buvo panaudotos siekiant pagerinti visus virusinių ligų diagnostikos procesų aspektus. Tai apima mėginių ėmimą, mėginių apdorojimas, pripažinimas, praturtėjimas, aptikimo metodai.
Diagnozės tikslais viruso molekulėms aptikti gali būti naudojami įvairių tipų mėginiai, gauti iš žmogaus kūno. Daugumai laboratorinių tyrimų, į šiuos mėginius įeina seilės, sperma, šlapimas, skrepliai, ir išmatomis. Tačiau, mėginiai taip pat gali būti paimti, kai pacientui atliekama chirurginė procedūra ir (arba) jam taikoma anestezija, kuri apima cerebrospinalinę, amnionas, laidas, arba sinovinis skystis.
Mikroadatės (MN) tamponai, kurių pagrindas yra pleistras, buvo naudojami kelis dešimtmečius mėginių ėmimo tikslais. Kai kurie privalumai, susiję su MN pleistrais, yra didelis paviršiaus plotas ir galimybė giliai įsiskverbti į odą, taip galima efektyviai užfiksuoti virusus. Iš tiesų, kai jis naudojamas ankstyvai COVID-19 etiologinei diagnostikai, išvengta didelio „klaidingai neigiamo rezultato“ rodiklių.
Taip pat buvo sukurta keletas skirtingų tipų iškvepiamo oro mėginių ėmimo prietaisų virusams aptikti, remiantis mikro ir nanoskalės technologijomis. Palyginti su ankstesniais labai nepatogiais iškvėpimo įtaisais, šie nauji prietaisai yra patogesni ir todėl gali būti naudojami ankstyvam kvėpavimo takų virusinių infekcijų nustatymui.
Tarp įvairių mikro ir nanoskalės technologijų, kurios buvo naudojamos virusų aptikimo metodams tobulinti, yra mikrofluidinės technologijos. Mikrofluidinis mėginių apdorojimas gali greitai aptikti virusinius patogenus dinamiškoje aplinkoje.
„Lab-on-chip“ technologijos, aprūpintos mikrofluidinėmis sistemomis, davė daug žadančių rezultatų dėl jų naudingumo diagnozuojant virusus. Kiekvienas mikrofluidinės sistemos kanalas turi tam tikrą funkciją, pvz., Mėginio paruošimą, reagento maišymas, arba aptikimas, taip galima integruoti įprastus aptikimo metodus į miniatiūrinį lustą.
Kai kurie privalumai, susiję su šio tipo diagnostikos prietaisais, yra minimalūs mėginių kiekio reikalavimai ir universalumas tiek klinikiniais, tiek asmeniniais tikslais. Be to, šie mikrofluidiniai prietaisai taip pat gali atskirti nepageidaujamas molekules nuo dominančio objekto, taip galima lengvai aptikti virusus kraujyje, seilės, nosiaryklės tamponai, arba šlapimo mėginiai.
Kadangi daugelyje mėginių bus maža svarbių biomarkerių, naudojamų viruso diagnozei pagrįsti, koncentracija, tikslūs ir patikimi atpažinimo ir praturtinimo būdai yra būtini. Kadangi virusai yra labai maži organizmai, kurių dydis gali būti nuo 20 iki 90 nanometrų (nm), labai svarbu, kad atpažinimo ir praturtinimo metodai galėtų atskirti, vizualizavimas, ir atskirti šiuos mažus mikroorganizmus nuo kitų mėginio molekulių.
Iki šios pabaigos, keletas skirtingų nanodalelių, įskaitant kvantinius taškus, taip pat anglies ir metalo nanodalelės, buvo naudojami įvairioms virusinėms programoms. Visų pirma, funkcionalizuotos nanodalelės, sujungtos su biomolekulėmis, tokiomis kaip nukleorūgštys, antikūnai, ar baltymai padidino amplifikacijos metodų specifiškumą, jausdami virusus, net ir esant labai mažoms koncentracijoms.
Siekiant pagerinti jautrumą, buvo sukurtos kelios aptikimo technologijos, pagrįstos mikro ir nanoskalės technologijomis, kainos efektyvumas, ir paprastas naudojimas, palyginti su įprastais aptikimo metodais.
Nanodalelėmis pagrįsti metodai, pavyzdžiui, dažnai naudoja metalines ir nemetalines nanodaleles, nes jos yra naudingos nustatant infekcines ligas. Kai kurios iš labiausiai paplitusių metalinių nanodalelių, kurios buvo naudojamos šiam tikslui, yra auksas, sidabras, geležies oksidas, cinko oksidas, ir titano dioksido nanodalelės.
Virusams aptikti taip pat buvo naudojami keli mikroschemų pagrindu pagaminti metodai. Optiniai jutikliai, elektroniniai jutikliai, elektromagnetinis, pjezoelektriniai biosensoriai, ir dezoksiribonukleorūgšties (DNR) mikroschemų biosensoriai yra keletas skirtingų technologijų, kurios buvo sujungtos su mikroschemų platformomis, siekiant sumažinti diagnostikos metodus.
Kai kurie įvairūs metodai, kurie buvo naudojami gaminant lengvai naudojamus ir nebrangius mikrofluidinius prietaisus, yra mikroprocesorius, kompiuterio skaitmeninio valdymo frezavimas, minkšta litografija, ir anglies dioksidas (CO 2 ) pjovimas lazeriu.
Dviejų (2D) ir trimačių (3D) spausdinimo metodai taip pat buvo naudojami siekiant paspartinti įvairių virusinių diagnostikos prietaisų gamybą. Svarbu, 3D spausdinimas gali būti derinamas su kitais įprastais gamybos metodais, pavyzdžiui, apdirbimas, malimas, ir litografija, stengiantis pagaminti sudėtingus prietaisus.
Papildomi gamybos metodai, kurie buvo aptarti dėl jų naudingumo gaminant mikro ir nanoskalės sistemas virusų diagnostikos tikslais, apima šilkografiją, xurografija, ir laboratorijoje spausdinta plokštė (PCB).
Apskritai, tiek mikro, tiek nanotechnologijos atlieka vis didesnį vaidmenį viruso diagnostikos procesuose. Šių technologijų klinikinis patvirtinimas ir optimizavimas vis dar reikalingi, kad būtų galima juos įtraukti į abu tyrimus ir pritaikyti klinikiniams tikslams.
Mokslininkai išgauna visą žmogaus genomą iš tūkstančių metų senumo „kramtomosios gumos“
Naujas super aktyvuojantis makrofagų receptorius gali paaiškinti hiperuždegimą esant sunkiam COVID-19
Siauros stemplės atidarymas
Pirminės žmogaus mikrobiomų projekto išvados paskatino „šimtus vėlesnių tyrimų“
Nesandarus žarnynas ir skrydis į kosmosą - atskleistas mechanizmas
Pankreatitas
Maiste esantys antioksidantai gali padidinti žarnyno vėžio riziką,
naujas tyrimas atskleidžia Antioksidantų nauda sveikatai buvo įrodyta daugelyje mokslinės literatūros. Dabar, naujas tyrimas rodo, kad per daug gero dalyko gali būti ne taip gerai! Paprastai maiste es
Kaip masinio patikrinimo pastangos padėjo nustatyti daugiau vaikų celiakijos atvejų
Pagal naują masinio mokyklinio amžiaus vaikų atrankos programą Italijoje nustatyta, kad bendras celiakijos paplitimas per pastaruosius 25 metus išaugo beveik dvigubai. Celiakijos ligos in
Kodėl į savo mitybą turėtumėte įtraukti natūralius ląstelienos šaltinius?
Pastaraisiais metais susidomėjimas mažai angliavandenių turinčiomis dietomis, tokiomis kaip ketogeninė dieta ar „Atkins“, išaugo. Tačiau, kaip blogi riebalai ir geri riebalai , Angliavandeniai taip pa