V študiji, ki je bila nedavno objavljena v reviji Majhen, avtorji podajajo pregled tako mikro kot nanotehnoloških tehnologij, ki so napredovale pri diagnosticiranju virusnih bolezni.
Študija:Mikro in nanometrske tehnologije za diagnosticiranje virusnih okužb. Zasluge za sliko:nito / Shutterstock.com
Diagnoza virusnih okužb je v veliki meri odvisna od sposobnosti merjenja virusnih molekul, kot so oligonukleotidi ali glikoproteini v biološkem vzorcu. Nekatere običajne metode, ki se uporabljajo za to, vključujejo verižno reakcijo s polimerazo (PCR), imunološki testi v trdni fazi (SPI), celična kultura, in imunofluorescenca.
Čeprav so te metode zanesljive in hitre, pogosto so povezane z več omejitvami, vključno z relativno visokimi stroški, kompleksnost metod, potrebo po usposobljenem osebju za izvajanje teh poskusov, in pomanjkanje visoke natančnosti. Ti pristopi tudi ne morejo odkriti približno tretjine virusnih okužb dihal, virusni gastroenteritis, in virusni encefalitis.
Jasno, ostaja potreba po poceni diagnostičnih tehnologijah, ki so praktične, prenosni, zanesljiv, natančno, in omogočajo aplikacije za oskrbo (POC). Pojav mikro- in nanometrskih tehnologij je potencialno rešil izzive, povezane s konvencionalnimi metodami, ki se uporabljajo za virusno diagnozo.
Nekatere ključne prednosti, povezane z mikro in nanometrskimi tehnologijami, vključujejo miniaturizacijo, avtomatizacija, praktičnost, in uporabniku prijazna narava. Te tehnologije pogosto uporabljajo poceni mikrofluidne kanale z visokim razmerjem med površino in prostornino in minimalnimi zahtevami glede prostornine, s čimer se zmanjša poraba vzorcev in dragih reagentov. Mikro- in nanometrske tehnologije so stroškovno učinkovite rešitve, ki lahko odkrijejo ogromno raznolikost virusov sesalcev, za katere je znano, da okužijo ljudi.
Do danes, mikro- in nanometrske tehnologije so bile uporabljene za izboljšanje vseh vidikov diagnostičnih procesov virusnih bolezni. To vključuje vzorčenje, obdelava vzorcev, priznanje, obogatitev, metode odkrivanja.
Za diagnosticiranje virusnih molekul se lahko uporabijo različne vrste vzorcev, pridobljenih iz človeškega telesa. Za večino laboratorijskih testov, ti vzorci vključujejo slino, seme, urin, sputum, in blatom. Vendar pa vzorce je mogoče zbrati tudi, ko je bolnik podvržen kirurškemu posegu in/ali je pod anestezijo, ki vključuje cerebrospinalno, amniotski, vrvica, ali sinovialna tekočina.
Tamponi na osnovi obližev na mikroiglah (MN) se že nekaj desetletij uporabljajo za vzorčenje. Nekatere prednosti, povezane z obliži MN, vključujejo veliko površino in sposobnost globokega prodiranja v kožo, kar omogoča učinkovito zajemanje virusov. Pravzaprav, če se uporablja za zgodnjo etiološko diagnozo COVID-19, izognili so se visokim stopnjam „lažno negativnih rezultatov“.
Na osnovi mikro- in nanometrskih tehnologij je bilo razvitih tudi več različnih vrst naprav za vzorčenje izdihanega zraka za odkrivanje virusov. V primerjavi s prejšnjimi izdihovalnimi napravami, ki so zelo neprijetne, te nove naprave so bolj udobne in jih je zato mogoče uporabiti za zgodnje odkrivanje virusnih okužb dihal.
Med različnimi mikro- in nanometrskimi tehnologijami, ki so bile uporabljene za napredovanje metod odkrivanja virusov, so tudi mikrofluidne tehnologije. Mikrofluidna obdelava vzorcev lahko hitro odkrije virusne patogene v dinamičnem okolju.
Tehnologije Lab-on-chip, opremljene z mikrofluidnimi sistemi, so dale obetavne rezultate za njihovo uporabnost pri diagnosticiranju virusov. Vsak kanal v mikrofluidnem sistemu ima posebno funkcijo, kot je priprava vzorca, mešanje reagentov, ali zaznavanje, kar omogoča integracijo običajnih metod odkrivanja v miniaturni čip.
Nekatere prednosti, povezane s to vrsto diagnostičnih naprav, vključujejo minimalne zahteve po količini vzorca in vsestranskost za klinične in osebne namene. Poleg tega te mikrofluidne naprave lahko ločijo tudi vse neželene molekule od tarče, ki nas zanima, kar omogoča enostavno odkrivanje virusov v krvi, slina, brisi iz nazofarinksa, ali vzorce urina.
Ker ima veliko vzorcev nizke koncentracije pomembnih biomarkerjev, ki se uporabljajo za podporo diagnozi virusa, bistvene so natančne in zanesljive tehnike prepoznavanja in obogatitve. Ker so virusi izredno majhni organizmi, ki so lahko veliki med 20 in 90 nanometrov (nm), za metode prepoznavanja in obogatitve je ključnega pomena, da jih je mogoče izolirati, vizualizacija, in razlikovanje teh majhnih mikroorganizmov od drugih molekul v vzorcu.
V ta namen več različnih nanodelcev, vključno s kvantnimi pikami, pa tudi nanodelci na osnovi ogljika in kovine, so bili uporabljeni za različne virusne aplikacije. Še posebej, funkcionalizirani nanodelci, ki so bili konjugirani z biomolekulami, kot so nukleinske kisline, protitelesa, ali so beljakovine povečale specifičnost ojačevalnih tehnik z zaznavanjem virusov, tudi če je prisoten v zelo nizkih koncentracijah.
V prizadevanjih za izboljšanje občutljivosti je bilo razvitih več tehnik zaznavanja, ki temeljijo na mikro- in nanometrskih tehnologijah, stroškovna učinkovitost, in enostavnost uporabe v primerjavi s konvencionalnimi metodami odkrivanja.
Tehnike na osnovi nanodelcev, na primer pogosto uporabljajo kovinske in nekovinske nanodelce zaradi njihove uporabnosti pri odkrivanju nalezljivih bolezni. Nekateri najpogostejši kovinski nanodelci, ki so bili uporabljeni v ta namen, so zlato, srebro, železov oksid, cinkov oksid, in nanodelci titanovega dioksida.
Za odkrivanje virusov je bilo uporabljenih tudi več tehnik, ki temeljijo na mikročipih. Optični senzorji, elektronski senzorji, elektromagnetni, piezoelektrični biosenzorji, in biosenzorji z mikromrežami deoksiribonukleinske kisline (DNA) so nekatere od različnih tehnologij, ki so bile združene s platformami na čipu za miniaturizacijo diagnostičnih metod.
Nekatere različne metode, ki so bile uporabljene za izdelavo enostavnih za uporabo in poceni mikrofluidnih naprav, vključujejo mikroobdelovanje, računalniško rezkanje z numeričnim krmiljenjem, mehka litografija, in ogljikov dioksid (CO 2 ) lasersko rezanje.
Dvodimenzionalne (2D) in tridimenzionalne (3D) metode tiskanja so bile uporabljene tudi za pospešitev proizvodnje različnih virusnih diagnostičnih naprav. Pomembno je, 3D tiskanje je mogoče kombinirati z drugimi običajnimi proizvodnimi metodami, kot je strojna obdelava, rezkanje, in litografija, v prizadevanju za izdelavo kompleksnih naprav.
Dodatne metode izdelave, o katerih se je razpravljalo zaradi njihove uporabnosti pri izdelavi mikro in nano merilnih sistemov za virusne diagnostične namene, vključujejo sitotisk, xurografija, in tiskano vezje, tiskano v laboratoriju (PCB).
Na splošno, mikro in nanotehnologije imajo vedno večjo vlogo v virusnih diagnostičnih procesih. Klinična validacija in optimizacija teh tehnologij sta še vedno potrebni za napredek njihove vključitve v obe raziskavi v klinične aplikacije.
Znanstvenik dokazuje vlogo mikrobioma pri debelosti
Nekatere bakterijske vrste lahko povečajo tveganje za HIV pri ženskah,
COVID-19:Kako izgleda bolezen
Kislinski pH poveča okužbo s SARS-CoV-2 z regulacijo receptorjev ACE2
Raziskovalci upajo, da bo krvni test, ki natančno diagnosticira fibromialgijo, na voljo v petih letih
Genetsko tveganje za avtoimunost je lahko povezano z razlikami v črevesnem mikrobiomu
Poslanci beljakovin iz človeškega mikrobioma osvetljujejo zdravje ljudi
Človeško telo so preučevali že stoletja, vendar obstajajo še skrivnosti, ki se bodo šele razkrile. Na primer, odkrili so, da v telesu živijo bilijoni bakterij, tiste, ki so koristne za zdravje. Zdaj,
Testi za diagnozo GERB
Pri nekaterih bolnikih je lahko sumimo na gastroezofagealno refluksno bolezen, pacientovi simptomi so lahko atipični. Ali pa moramo preprosto potrditi diagnozo. Narediti tako, na kliniki Ogden GI v Mc
Prebavne manifestacije so pogoste, vendar blage pri hospitaliziranih bolnikih s COVID-19
Skupina 121 raziskovalcev iz Združenih držav in Kanade poroča, da se zdi, da so prebavne manifestacije pogoste med ljudmi, hospitaliziranimi zaradi koronavirusne bolezni 2019 (COVID-19), večina se zdi