集中实验室检测一直是诊断常见疾病的标准工具。然而,基于实验室的测试通常需要昂贵的医疗设备,并且涉及复杂的操作规程,只能由训练有素的人员在医疗设施内完成。由于对集中实验室的访问受限,这些要求延长了测试时间并阻止了在偏远和资源有限地区广泛使用诊断。为了解决其中的一些限制,开发了床旁 (POC) 传感器作为替代诊断工具,具有操作简单快速、尺寸紧凑和成本低的特点。
纸基传感器构成了最常见的 POC 测试类型,通常称为横向流动分析 (LFA),其中注入的样品流体水平流动并与特定测试区域(“测试线”)发生反应,例如生成颜色改变。尽管它们具有简单性和成本效益的优点,但现有的 LFA 有一些局限性,包括灵敏度较低和难以对疾病生物标志物进行多重测试。
为了克服这些限制,加州大学洛杉矶分校的研究人员开发了一种新的纸基生物传感器,使用荧光多重垂直流测定法同时快速量化人类血清样本中的三种心脏生物标志物。这种新型多路复用 POC 传感器的结果发表在Small杂志上。
加州大学洛杉矶分校电气与计算机工程校长教授兼加州纳米系统研究所副主任 Aydogan Ozcan 与加州大学洛杉矶分校生物工程系 Dino Di Carlo 教授、加州大学洛杉矶分校临床微生物实验室主任 Omai Garner 教授合作领导了这项研究, Hyou-Arm Joung 博士是加州大学洛杉矶分校的高级研究员,Artem Goncharov 是加州大学洛杉矶分校电气与计算机工程系的研究生。
这种新型纸基 POC 传感器的垂直流动设计可在单个一次性盒内实现多个测试区域和多达 100 个单独的测试点。“这种设计基本上允许我们将数十个不同的 POC 传感器集成到一个盒子中,并与相同的低成本纸质传感器并行执行多路诊断测试,”Ozcan 教授说。
这种功能强大的 POC 传感器使用一小滴血清进行操作,操作步骤简单,受过最低限度培训的用户可以在每位患者的总检测时间内执行不到 15 分钟。除了多路复用之外,这种基于纸张的传感器还具有高灵敏度,每种生物标志物的检测限均优于 ~0.5 ng/mL——小于每毫升血清半克的十亿分之一。