Przenośny papierowy test immunologiczny w połączeniu z aplikacją na smartfony do kolorymetrycznego i ilościowego wykrywania antygenu dengi NS1
26 stycznia 2024
Wychodząc naprzeciw pilnym potrzebom diagnostycznym dengi, przedstawiamy zintegrowane z aplikacją na smartfony papierowe urządzenie analityczne Dengue NS1 (DEN-NS1-PAD) do ilościowego określania stężenia antygenu dengi NS1 w próbkach klinicznych surowicy/krwi. Ta innowacja usprawnia zarządzanie dengą, wspomagając podejmowanie decyzji klinicznych w różnych placówkach opieki zdrowotnej, nawet tych o ograniczonych zasobach.
Zakres badań polega na wykrywaniu dengi za pomocą specyficznego biomarkera, NS1, za pomocą papierowego urządzenia analitycznego. Nasze badania koncentrują się na opracowaniu prostego, taniego, czułego i specyficznego urządzenia do wykrywania dengi. Opracowaliśmy również aplikację na smartfony, aby poprawić czułość i pomiar NS1 w rzeczywistej próbce.
Naszą wrażliwością jest opracowanie metody wytwarzania metody mikroprzepływowej w oparciu o naszą formułę PEC Stosowanie tej innowacyjnej techniki ma na celu ucieleśnienie komercjalizacji różnych projektów PEC, oferując skalowalne rozwiązania dla zastosowań. Nasze badania łączą PEC z aplikacją na smartfony, co jest bardzo obiecujące dla pomiaru dengi NS1. Aplikacja mobilna znacznie zwiększyła czułość i skuteczność kwalifikacji NS1 w próbkach surowicy w porównaniu z obserwacją gołym okiem.
Protokół ten jest prosty, tani i powtarzalny w produkcji PEC do wykrywania dengi NS1. PEC jest czuły i specyficzny do wykrywania dengi NS1 i zwiększa czułość po połączeniu ze smartfonem. Naszym celem jest poprawa wydajności testów na dengę NS1 z próbkami krwi, ocena typów komórek zakażeń krzyżowych i inkubacja ich w papierowych urządzeniach do leczenia wielu chorób.
Zajęcie się trendem kultury technologicznej ma kluczowe znaczenie dla udanej komercjalizacji w zakresie wszystkich badań przesiewowych i opieki medycznej. Na początek zaprojektuj na komputerze papierowe urządzenie analityczne z 18 wzorami wosku. Wydrukuj ten wzór na papierze celulozowym za pomocą drukarki woskowej.
Rozpuść papier zadrukowany woskiem w piecu laboratoryjnym przez 75 sekund w temperaturze 150 stopni Celsjusza. Po stopieniu przechowuj papier w pudełku z krzemionką do dalszego użycia. Następnie odpipetuj 0,5 mikrolitra 0,025% polilizyny zarówno do obszaru testowego, jak i kontrolnego urządzenia.
Następnie inkubuj urządzenie w piekarniku w temperaturze 65 stopni Celsjusza przez pięć minut. Nałożyć 0,5 mikrolitra odpowiedniego roztworu przeciwciała na obszary kontrolne i testowe. Pozostaw krople do wyschnięcia w temperaturze pokojowej w pudełku z żelem krzemionkowym przez 30 minut.
Następnie nałóż bufor blokujący do sprzężonego próbki i obszarów detekcji. Pozostaw te krople do wyschnięcia w temperaturze pokojowej w pudełku z żelem krzemionkowym przez 30 minut. Połącz 10 mikrolitrów przeciwciała anty NS1 w PBS z jednym mililitrem 40 nanomolowych nanocząstek złota koloidowego.
Następnie dodaj 0,1 mililitra 0,1 molowego buforu boranowego. Obracaj mieszaninę z prędkością 50 obr./min przez 60 minut. Odpipetować 0,1 mililitra BSA w BBS do mieszaniny.
Obróć ponownie przed inkubacją. Odwirować roztwór o sile 20, 187 g w temperaturze czterech stopni Celsjusza przez 30 minut. Następnie ostrożnie supernatant z osadu wytrącić roztwór przeciwciała nanocząstek złota.
Ponownie zawiesić osad w 500 mikrolitrach BBS. Następnie należy poddać roztwór sonikacji, aby rozproszyć nanocząstki. Po odwirowaniu dodać 50 mikrolitrów sprzężonego buforu do zawiesiny.
Następnie odpipetować dwa mikrolitry roztworu kompleksu przeciwciał z nanocząstkami złota do obszaru sprzężonego. Aby zmontować papierowy test immunologiczny, ostrożnie usuń folię ochronną z odwrotnej strony samoprzylepnej plastikowej karty nośnej, aby odsłonić klej. Dopasuj obrobiony papier celulozowy do samoprzylepnej plastikowej karty nośnej i dociśnij.
Nałóż folię z tworzywa sztucznego na papier i dociśnij folię i papier do siebie, aby uzyskać pokrytą powierzchnię. Zaprojektowano jednokanałowe urządzenie do testów immunologicznych i wyprodukowano roztwór próbki przechodzący przez kanał i wchodzący w interakcję ze składnikami w kluczowych punktach, co dało widoczny wynik diagnostyczny. Na początek przenieś 300 mikrolitrów krwi obwodowej od 30 pacjentów w pierwszym dniu hospitalizacji do fioletowych górnych probówek EDTA.
Odwirować krew w temperaturze 2884 G w temperaturze czterech stopni Celsjusza przez 20 minut. Przenieś osocze do czystej rurki polipropylenowej. Następnie nałóż 20 mikrolitrów osocza na obszar próbki urządzenia do testu immunologicznego.
Teraz odpipetować 30 mikrolitrów buforu do przemywania na obszar próbki. Po pozostawieniu próbki do całkowitego obudzenia się do urządzenia, przechwyć obrazy urządzenia za pomocą smartfona. Analizuj obszary testowe i kontrolne za pomocą obrazu J i niestandardowej aplikacji mobilnej, aby określić ilościowo intensywność testu w aplikacji mobilnej.
Uruchom opracowaną aplikację mobilną na smartfonie, wybierz użyj aparatu lub prześlij z galerii, aby wybrać lub przesłać źródło danych. Teraz przejdź do sekcji analiz i naciśnij analizuj. Aplikacja przetworzy teraz dane i wyświetli wyniki.
Papierowe urządzenie do testów immunologicznych było w stanie szybko zdiagnozować dengę, podobnie jak w przypadku dostępnego na rynku testu diagnostycznego.
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia zintegrowane z aplikacją na smartfona Urządzenie Analityczne na Papierze na Podstawie Antygenu NS1 Dengue (DEN-NS1-PAD) zaprojektowane w celu ilościowego określania stężenia antygenu NS1 Dengue w próbkach surowicy klinicznej. Urządzenie ma na celu poprawę zarządzania dengue, zwłaszcza w warunkach ograniczonego dostępu do służby zdrowia.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Neuronauki
- Biotechnologia
- Urządzenia diagnostyczne
Tło
- Gorączka dengue jest istotnym globalnym problemem zdrowotnym.
- Obecne metody diagnostyczne mogą być nieadekwatne w warunkach ograniczonego dostępu do służby zdrowia.
- Antygen NS1 jest kluczowy dla wykrywania dengue.
- Istnieje potrzeba prostych, niedrogich rozwiązań diagnostycznych.
Cel badania
- Rozwój wrażliwego i specyficznego urządzenia do wykrywania dengue.
- Integracja aplikacji na smartfona w celu poprawy dokładności pomiarów.
- Dostarczenie skalowalnych rozwiązań do diagnostyk dengue.
Stosowane metody
- Rozwój urządzenia analitycznego na papierze (PAD).
- Wytwarzanie metod mikrofluidycznych opartych na PEC.
- Integracja aplikacji na smartfona w celu poprawy wrażliwości.
- Testowanie urządzenia za pomocą rzeczywistych próbek surowicy.
Główne wyniki
- DEN-NS1-PAD wykazało lepszą wrażliwość w wykrywaniu NS1.
- Aplikacja na smartfona znacząco poprawiła efektywność pomiarów.
- Wyniki pokazały lepszą wydajność w porównaniu z tradycyjnymi metodami obserwacji.
- Urządzenie nadaje się do zastosowania w różnych warunkach służby zdrowia.
Wnioski
- DEN-NS1-PAD jest obiecującym narzędziem do diagnostyk dengue.
- Integracja z technologią mobilną oferuje znaczne zalety.
- Ta innowacja może poprawić podejmowanie decyzji klinicznych w zarządzaniu dengue.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Quantitative detection of dengue NS1 antigen using a portable paper-based immunoassay with smartphone integration addresses a critical need for sensitive, scalable diagnostics in both centralized and resource-limited settings. This approach enhances predictive confidence in early infection detection and supports rapid triage decisions, directly impacting portfolio strategies for infectious disease diagnostics. The integration of digital quantification elevates assay reproducibility and enables broader enterprise deployment across diverse healthcare environments.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct quantification of NS1 antigen, supporting robust biomarker validation.
- Facilitates biological de-risking by providing sensitive, specific detection in real clinical samples.
- Improves predictive confidence for downstream diagnostic and therapeutic development.
Screening & Assay Development
- Delivers standardized, reproducible colorimetric outputs suitable for high-throughput screening.
- Supports assay scalability and platform reuse through simple fabrication and digital readout.
- Enables reliable evaluation of compound or antibody performance in diagnostic workflows.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with translational biomarker strategies by quantifying NS1 in clinically relevant matrices.
- Provides continuity from discovery to preclinical validation for infectious disease diagnostics.
- Reduces risk in advancing diagnostic candidates by enabling rapid, field-deployable testing.
Pipeline & Workflow Integration
This portable immunoassay system fits from early discovery through lead identification and preclinical validation for infectious disease diagnostics.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification via quantitative NS1 measurement.
- Screening: Offers reproducible, digital assay outputs for comparative analysis across samples.
- Analytics: Provides quantitative colorimetric data for robust statistical evaluation of diagnostic performance.
- Translational Research: Bridges laboratory and field settings, supporting biomarker alignment and clinical relevance.
- Enterprise Reuse: Establishes a scalable, adaptable platform for multi-disease screening and rapid deployment.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in NS1 detection.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of diagnostic assays.
- Strategic Value: Enables faster go/no-go decisions and improves capital efficiency in diagnostic development.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of diagnostic candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in immunoassay development and digital image analysis.
- Needs access to basic laboratory instrumentation and smartphone-based analytics infrastructure.
- Demands cross-team standardization for assay fabrication and data interpretation.
- Adaptable to various sample types and potentially other disease biomarkers.
- Performance may vary with sample matrix and environmental conditions, requiring validation.
