Российские ученые создали лабораторию-на-картридже для быстрой диагностики сердечной недостаточности
Ученые Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН (ИБХФ РАН) совместно с коллегами из Федерального исследовательско-клинического центра физико-химической медицины ФМБА России (ФИКЦ ФМХМ) и Городской клинической больницы № 29 им. Н.Э. Баумана Департамента здравоохранения Москвы представили инновационную разработку в области медицинской диагностики.
Традиционный иммуноферментный анализ, несмотря на высокую точность, требует много времени, квалифицированного персонала и громоздкого лабораторного оборудования. Автоматизация и ускорение этого процесса — давняя задача биоаналитики, особенно важная для экстренной медицины, такой как кардиология.
Исследователи создали полностью автоматизированную микрофлюидную систему, способную всего за 25 минут проводить точный иммуноферментный анализ с электрохимическим детектированием.
Система представляет собой многослойный одноразовый картридж, внутри которого размещены магнитные микрочастицы, покрытые антителами для захвата целевого белка; два роторных клапана, исключающие перекрестное загрязнение реагентов; реакционная камера с пористой мембраной для удержания частиц и электрохимический сенсор для детектирования сигнала. Весь процесс управляется внешним контроллером, который создает вакуум для перемещения жидкостей, а прецизионный поворотный привод точно позиционирует клапаны. Вибрационная платформа удерживает частицы во взвешенном состоянии, ускоряя образование иммунных комплексов.
Разработка была успешно применена для определения в образцах сыворотки человеческой крови белка NT-proBNP — маркера сердечной недостаточности, который образуется в сердечной мышце при избыточном растяжении и перегрузке. Повышение уровня NT-proBNP отражает тяжесть сердечной недостаточности и помогает дать прогноз заболевания.
«Разработанная платформа позволяет сделать значительный шаг к созданию доступной, быстрой и надежной диагностической системы — лаборатории-на-картридже. Меняя только иммунореагенты в картридже, можно перенастраивать систему для определения самых разных белковых биомаркеров, не только сердечных, но и инфекционных, онкологических и других. Таким образом, исследование нашего коллектива открывает перспективы для внедрения разработки в отделения неотложной помощи, поликлиники и даже для создания портативных устройств для диагностики у постели больного», — рассказала один из авторов работы, старший научный сотрудник ИБХФ РАН, кандидат химических наук Ольга Сорокина.
Систему уже протестировали на образцах сыворотки крови пациентов кардиологического отделения ГКБ №29 им. Н.Э. Баумана (Москва) в клинически значимом диапазоне от 0 до 30 нг/мл. По словам ученых, новая система демонстрирует высокую точность и хорошую воспроизводимость.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России и Федерального медико-биологического агентства.