Смартфон для диагностики инфекционных заболеваний

Исследователи Колумбийского университета, работающие под руководством доктора Сэмюэля Сиа (Samuel K. Sia), разработали дешевый аксессуар для смартфона, позволяющий в течение 15 минут одновременно выявлять три маркера инфекционных заболеваний в капле крови, получаемой при уколе подушечки пальца.

Устройство впервые воспроизводит все механические, оптические и электронные функции лабораторного оборудования, традиционно использующегося для проведения анализов крови. В основе его действия лежит один из методов иммуноферментного анализа, а именно твердофазный иммуноферментный анализ, известный как ELISA (от англ. enzyme-linked immunosorbent assay). Для выполнения анализа достаточно энергии, запасенной в батарее смартфона. Более того, заложенный в устройство формат тройного анализа на сегодняшний день недоступен для лабораторного оборудования. А именно, оно позволяет одновременно выявлять антитела к ВИЧ, трепонемные антитела при сифилисе, а также нетрепонемные антитела при активной сифилитической инфекции.

Диагностическое устройство настолько мало, что умещается в ладони одной руки. Для его работы необходимы одноразовые пластмассовые картриджи с реагентами, на которых специфичные для заболеваний зоны выдают четкие результаты, аналогичные получаемым при проведении ELISA. По оценкам разработчиков, производство одного устройства будет стоить около 34 долларов США, что несоизмеримо меньше стоимости оборудования для проведения ELISA, превышающего 18 000 долларов США.

Разработчикам удалось добиться чрезвычайно низкого потребления энергии с помощью двух инноваций. Во-первых, они заменили потребляющий энергию электрический насос на вакуумный насос. Для инициации тока загруженных в картридж реагентов пользователь должен механически активировать отсек отрицательного давления.

Пользователь нажимает на кнопку устройства для запуска тока реагентов.

Этот механизм надежен, требует лишь небольшой подготовки и прост в производстве. Вторая инновация заключается в том, что устройство не нуждается в питательном элементе, а для передачи энергии и данных использует гнездо для наушников. Благодаря стандартизации этого элемента устройство можно подключать практически к любому смартфону.

Демонстрация работы устройства. В данном случае тест на ВИЧ оказался положительным.

Экспериментальное устройство успешно прошло первое пилотное клиническое исследование в Руанде. В рамках исследования был проведен анализ образцов цельной капиллярной крови 96 пациентов, привлеченных через клиники, специализирующиеся на предотвращении передачи инфекции от матери к ребенку, добровольные консультации и центры тестирования. Подавляющее большинство (97%) участников сказали, что рекомендовали бы новое устройство другим, так как оно обеспечивает быстрое получение результатов, позволяет одновременно проводить анализ на несколько заболеваний и не требует сложных манипуляций.

Статья Tassaneewan Laksanasopin et al. A smartphone dongle for diagnosis of infectious diseases at the point of care опубликована в журнале Science Translational Medicine.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Columbia University
School of Engineering and Applied Science: Smartphone, Finger Prick, 15 Minutes, Diagnosis—Done! 

09.02.2015