Волна

Oct 16, 2023

Военно-медицинские исследования, том 9, номер статьи: 8 (2022 г.) Цитировать эту статью

4472 Доступа

6 цитат

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Ранняя диагностика и классификация инфекций повышают показатель излечения при одновременном уменьшении осложнений, что важно для тяжелых инфекций, особенно для военной хирургии. Однако традиционные методы основаны на трудоемких операциях и громоздких устройствах. С другой стороны, методы оказания медицинской помощи (POC) страдают ограниченной надежностью и точностью. Поэтому существует острая необходимость в разработке POC-устройств для быстрой и точной диагностики инфекций для выполнения военизированных требований на месте.

Мы разработали волнообразную микрофлюидную микросхему (WMC) с поддержкой мультиплексной платформы обнаружения (WMC-MDP). WMC-MDP сокращает время обнаружения и улучшает повторяемость за счет предварительного смешивания образцов и реакции реагентов. Далее мы объединили платформу обнаружения с амплифицированной системой стрептавидин-биотин (SA-B) для повышения чувствительности при использовании интенсивности хемилюминесценции (CL) в качестве считывания сигнала. Мы реализовали одновременное обнаружение С-реактивного белка (СРБ), прокальцитонина (ПКТ) и интерлейкина-6 (ИЛ-6) на платформе обнаружения и оценили чувствительность, линейный диапазон, селективность и повторяемость. Наконец, мы завершили обнаружение 15 образцов от добровольцев и сравнили результаты с коммерческими наборами ИФА.

Обнаружение СРБ, ПКТ и ИЛ-6 показало хорошие линейные зависимости между интенсивностью и концентрацией ХЛ в диапазоне 1,25–40 мкг/мл, 0,4–12,8 нг/мл и 50–1600 пг/мл соответственно. Предел обнаружения СРБ, ПКТ и ИЛ-6 составил 0,54 мкг/мл, 0,11 нг/мл и 16,25 пг/мл соответственно. WMC-MDP обладает хорошей адекватной селективностью и повторяемостью. Вся процедура обнаружения занимает всего 22 минуты, что соответствует требованиям POC-устройства. Результаты 15 образцов, взятых у добровольцев, соответствовали результатам, полученным с помощью коммерческих наборов ИФА.

WMC-MDP позволяет одновременно, быстро и чувствительно обнаруживать СРБ, ПКТ и IL-6 с удовлетворительной селективностью и повторяемостью, требуя минимальных манипуляций. Тем не менее, WMC-MDP использует преимущества микрофлюидного устройства с коэффициентом вариации менее 10%, что позволяет WMC-MDP быть типом тестирования на месте оказания медицинской помощи (POCT). Таким образом, WMC-MDP представляет собой многообещающую альтернативу POCT с несколькими биомаркерами. Мы считаем, что практическое применение WMC-MDP в военизированных областях произведет революцию в диагностике инфекций у солдат.

Инфекции, если их не лечить, могут привести к легкому раздражению кожи и серьезному отказу органов, особенно в области травматологии и военной хирургии. Бактериальные и вирусные инфекции являются основными видами инфекций [1, 2]. Тяжелые инфекции могут привести к сепсису. Задержка в лечении сепсиса на час увеличивает риск смерти на 6–10% [3]. Поэтому необходим анализ биомаркеров для быстрой, точной диагностики и классификации инфекций [4,5,6]. Мультиплексное выявление С-реактивного белка (СРБ) [7], прокальцитонина (ПКТ) [8] и интерлейкина-6 (ИЛ-6) [9] является надежным методом точной диагностики инфекций и сепсиса [10]. В нормальной сыворотке человека содержание СРБ обычно составляет менее 8 мкг/мл. Повышение уровня СРБ имеет положительную корреляцию с тяжестью инфекции [11]. Высокие уровни СРБ связаны с бактериальными инфекциями и некоторыми вирусными инфекциями, такими как гемагглютинин 1, нейраминидаза 1 (H1N1) и коронирусная болезнь 2019 (COVID-19) [12,13,14]. Ишемическая болезнь сердца [15, 16], рак [17, 18] и другие подобные заболевания характеризуются высокими концентрациями СРБ. По этой причине диагностика инфекций, основанная на обнаружении СРБ, не является точной. В норме у здоровых взрослых уровень ПКТ в крови не превышает 0,5 нг/мл. ПКТ является специфическим показателем выявления бактериальной инфекции [19]. Концентрация остается нормальной при вирусных инфекциях. IL-6 является высокочувствительным и специфичным биомаркером для диагностики инфекций. Уровень IL-6 в сыворотке крови нормального человека составляет менее 75 пг/мл [20], что является крайне низким показателем. Трудно обнаружить IL-6 для выявления вирусных и бактериальных инфекций. В сыворотке больных тяжелыми инфекциями или сепсисом уровень IL-6 превышает 1000 пг/мл. CRP, PCT и IL-6 имеют разное аномальное время и характеристики. Это может привести к неправильной диагностике инфекций, если обнаружить только один биомаркер. Мультиплексное обнаружение СРБ, ПКТ и ИЛ-6 может охватывать весь период инфекции. Он эффективно оценивает классификацию и тяжесть инфекций [21]. Крайне важно разработать метод мультиплексного обнаружения инфекционных биомаркеров в области военизированного тестирования на месте оказания медицинской помощи (POCT) [22,23,24].