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Labor auf einem Chip prüft HIV, Syphilis auf dem Gebiet erfolgreich

Ein billiges, tragbares Bluttest-Kit, das nur einen Finger-Stich von Blut benötigt und in wenigen Minuten sagen kann, ob Sie HIV oder Syphilis haben, hat sich in Feldversuchen in Ruanda bewährt. Die biomedizinischen Ingenieure hinter dem "Lab-on-a-Chip" -Gerät, das komplexe Labor-Assays vor Ort durchführen kann, hoffen, dass es Bluttests rationalisieren und die medizinische Versorgung auf der ganzen Welt revolutionieren wird, insbesondere in entlegenen Regionen, wo die Kosten für komplexe Laborarbeiten anfallen sind prohibitiv. Sie veröffentlichen die ersten Feldergebnisse ihres integrierten mikrofluidischen Diagnosegeräts in der Online-Ausgabe von Nature Medicine am 31. Juli.
Studienleiter Samuel K Sia, Assistenzprofessor für Biomedizintechnik an der Columbia University, New York, sagte der Presse:
"Wir haben ein Einweg-Gerät in Kreditkartengröße entwickelt, das in wenigen Minuten blutbasierte Diagnoseergebnisse liefern kann."
"Die Idee ist, eine große Klasse von diagnostischen Tests für Patienten in jedem Umfeld der Welt zugänglich zu machen, statt sie zu zwingen, in eine Klinik zu gehen, um Blut zu gewinnen und dann Tage auf ihre Ergebnisse zu warten", fügte er hinzu.
Das Labor auf einem Chip basiert auf Ideen aus dem Studium von Mikrofluidik und Nanopartikeln, die Sia und Kollegen auf neuartige Weise zu einem kostengünstigen Diagnosegerät zusammengeführt haben, das kleine Flüssigkeitsmengen manipulieren kann.
Das Gerät heißt "mChip" (Abkürzung für Mobile Microfluidic Chip) und benötigt nur eine winzige Menge Blut, so viel wie aus dem Stechen mit dem Finger kommt. Sogar Neugeborene können getestet werden. Und innerhalb von 15 Minuten gibt es quantitative, objektive Ergebnisse, die von einem Benutzer nicht interpretiert werden müssen, wodurch die Verzögerung zwischen dem Testen und Behandeln von Patienten signifikant verkürzt wird.
Das in der Studie verwendete mChip-Gerät Sia und Kollegen repliziert alle Schritte des "Enzyme-linked Immunosorbent Assay" oder ELISA, einer biochemischen Methode, die nach Antigenen oder Antikörpern in einer Probe sucht. Der Hauptvorteil ist die viel niedrigere Gesamtmaterialkosten.
Das Gerät enthält einen Mikrochip und eine Miniaturversion von Reagenzgläsern und Chemikalien. Der Chip kostet ungefähr $ 1 und das ganze Kit etwa $ 100.
Die Autoren schreiben:
"Der Chip hatte eine ausgezeichnete Leistung bei der Diagnose von HIV unter Verwendung von nur 1 Mikroliter unverarbeitetem Vollblut und die Fähigkeit, gleichzeitig HIV und Syphilis mit Sensitivitäten und Spezifitäten zu diagnostizieren, die mit denen von Referenz-Benchtop-Assays konkurrieren."
Sia und Kollegen führten die Feldtests in Ruanda durch. Vier Jahre lang arbeiteten sie mit der Columbia-Mailman School of Public Health und drei lokalen Nichtregierungsorganisationen in Ruanda zusammen, um den mChip mit Hunderten von Patienten zu erproben.
Der Chip zeigte eine 100% ige Erkennung von HIV-positiven Fällen und nur eine falsch positive in 70 Proben. In Doppeltests von HIV und Syphilis betrug die Nachweisrate für Syphilis 94% mit nur vier falsch positiven von 67 Proben. Diese Ergebnisse sind vergleichbar mit Labortests, sagen Experten.
Rosanna Peeling, eine diagnostische Forscherin an der London School of Hygeine und Tropenmedizin, war nicht Teil der Studie. Sie sagte der Washington Post, dass der neue Test "außerhalb des Labors mit den gleichen Vorteilen und der gleichen Sensibilität durchgeführt werden kann", wie die teurere und zeitaufwendigere Laboranalyse, auf die viele Menschen in Entwicklungsländern derzeit angewiesen sind.
Sia sagte, er hoffe, mit dem mChip schwangere Frauen in Ruanda zu unterstützen, die, weil sie in entlegenen Regionen leben und kein Krankenhaus oder eine Klinik mit einem Labor besuchen können, keine zuverlässige Möglichkeit haben, herauszufinden, ob sie AIDS und sexuell übertragbare Krankheiten haben .
Sia sagte, die medizinische Herausforderung, den ruandischen Frauen und anderen wie ihnen in den ärmsten Regionen der Welt zu helfen, sei eine zuverlässige Diagnose. Ohne eine zuverlässige Diagnose, trotz einer Reihe von verfügbaren Medikamenten, weiß der Außendienstmitarbeiter nicht, welche Behandlungen zu geben sind.
2004 gründete Sia das Unternehmen Claros Diagnostics. Das Unternehmen, das kürzlich von MIT Technology Review zu den 50 innovativsten der Welt ernannt wurde, und Sia's Labor bei Columbia Engineering arbeiteten gemeinsam an der Entwicklung des mChip.
Claros Diagnostics hat bereits eine Version von mChip entwickelt, die Prostatakrebs diagnostiziert. Das Gerät wurde 2010 in Europa zugelassen.
Die Innovation ist ein elegantes Beispiel dafür, was passiert, wenn Maschinenbau und Biowissenschaften zusammenkommen, um ein dringendes Problem der öffentlichen Gesundheit anzugehen.
Sia arbeitet auch an neuen Werkzeugen zur Kontrolle der Umgebung menschlicher Zellen, um herauszufinden, wie sie interagieren, um Gewebe und Organe zu produzieren. Um die hochauflösenden Werkzeuge zu erstellen, greifen er und sein Team auf Fähigkeiten und Ideen aus so unterschiedlichen Bereichen wie Mikrofertigung, Mikrofluidik, Materialchemie, Biochemie, Molekularbiologie sowie Zell- und Gewebebiologie zurück.
Geschrieben von Catharine Paddock, PhD

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