Papierbasiertes Gerät zur schnellen Diagnose von Lungenkrankheiten entwickelt

Die Forscher des CSIC haben die Entwicklung eines Instruments koordiniert, das Mikrofluidik auf Papier und elektrochemische Transduktion kombiniert.

03.08.2023 - Spanien
Dani Ortega (IMB)

Papierkomponente in einer Methacrylatkartusche.

Ein Gerät, das Mikrofluidik auf Papier, elektrochemische Transduktion und Immunoassays auf magnetischen Nanopartikeln kombiniert, ist in der Lage, Biomarker für Entzündungen in Sputumproben nachzuweisen, was für die einfache und schnelle Diagnose von Lungenkrankheiten nützlich ist. Die Forschung wird vom Institut für Mikroelektronik des CSIC in Barcelona (IMB-CNM-CSIC) koordiniert, und die Ergebnisse wurden in ACS Sensors veröffentlicht.

Die Entwicklung ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen dem IMB-CNM-CSIC, dem Institut für fortgeschrittene Chemie Kataloniens (IQAC-CSIC), dem Gesundheitsforschungsinstitut der Balearen (IdISBa), dem Fachbereich Chemieingenieurwesen der Universitat Politècnica de Catalunya, dem Zentrum für biomedizinisches Forschungsnetz (CIBER-BBN), dem Physikzentrum der Universität Minho - Universität Porto (CF-UM-UP) in Portugal und dem Unternehmen Cellvax SAS in Frankreich.

"Es handelt sich um ein kompaktes, kostengünstiges und einfach zu bedienendes Gerät, das gleichzeitig drei Biomarker im Sputum misst, deren Werte bei Patienten mit schwereren Episoden einer chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) verändert sind", erklärt César Fernández-Sánchez, Koordinator der Arbeiten und Forscher am IMB-CNM.

Das Gerät besteht aus einer Matrix elektrochemischer Zellen, die in einen Chip integriert sind, und einer Papierkomponente, die in eine Methacrylatkartusche eingebaut ist, und ermöglicht die gleichzeitige Bestimmung von drei Biomarkern für Entzündungen, nämlich Interleukin-8 (IL-8), Tumornekrosefaktor alpha (TNF-α) und das Enzym Myeloperoxidase (MPO). Die Konzentration dieser Marker im Sputum würde zur Früherkennung der verschiedenen Stadien der COPD beitragen.

Derzeit ist COPD die dritthäufigste Todesursache weltweit und wird durch spirometrische Atemfunktionstests festgestellt. In Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen ist dieser Test oft nicht verfügbar, was zu einer hohen Sterblichkeitsrate führt, wobei laut der Weltgesundheitsorganisation 90 % der Todesfälle bei Patienten unter 70 Jahren auftreten.

"Die Vielseitigkeit der vorgestellten Diagnosetechnologie kann leicht an den Nachweis anderer Ziel-Biomarker angepasst werden, wie z. B. spezifische RNA-Sequenzen des SARS-CoV-2-Virus", sagt Manuel Gutiérrez-Capitán, Forscher am IMB-CNM.

Die Arbeiten begannen im Rahmen des Projekts LungCheck (ERANET-EuroNanoMed II) und wurden im Rahmen der interdisziplinären thematischen Plattform für globale Gesundheit des CSIC fortgesetzt.

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