Enheden tilbyder en vejside-dope-test

Senere på året vil Philips introducere en håndholdt elektronisk enhed, der bruger magnetiske nanopartikler til at screene for fem store rekreative stoffer.

Hurtigt fix: Philips' lægemiddeltester bruger en patron, der indeholder magnetiske nanopartikler og en håndholdt analysator. Frustreret total intern refleksion (FTIR) bruges til at opdage fem store rekreative stoffer på 90 sekunder.

Enheden er beregnet til brug ved vejsiden af ​​retshåndhævende myndigheder og inkluderer en engangsplastikpatron og en håndholdt analysator. Patronen har to komponenter: en prøveopsamler til opsamling af spyt og et målekammer, der indeholder magnetiske nanopartikler. Partiklerne er belagt med ligander, der binder til en af ​​fem forskellige stofgrupper: kokain, heroin, cannabis, amfetamin og metamfetamin.

Philips begyndte at undersøge muligheden for at bygge en magnetisk biodetektor i 2001, to år efter, at et team af forskere ved Naval Research Laboratory (NRL) i Washington, DC, første gang brugte magnetiske sensorer svarende til dem, der bruges i harddiske til at opsnuse visse biokrigsførelsesmidler. . NRL-forskerne mærkede biologiske molekyler designet til at binde sig til målmidler med magnetiske mikroperler og scannede derefter for de mærkede mål optisk og magnetisk. Sidstnævnte tilgang brugte de samme gigantiske magnetoresistante (GMR) sensorer, der læste bits på en iPods harddisk. De udviklede hurtigt en prototype i skoæskestørrelse, der var i stand til at påvise toksiner, herunder ricin og miltbrand.

Philips udviklede oprindeligt både en GMR-sensor og en optisk, der er afhængig af frustreret total intern refleksion (FTIR) – det samme fænomen, som ligger til grund for fingeraftryksscannere og multitouch-skærme. Virksomheden besluttede at gå FTIR-vejen for at udnytte sin ekspertise i at bygge optiske sensorer til forbrugerelektronikenheder, siger Jeroen Nieuwenhuis, teknisk direktør for Philips Handheld Immunoassays, den division, der er ansvarlig for kommercialisering af biosensorteknologien, som går under handelsnavnet Magnotech .

At flytte til en optisk detektionsmetode gjorde det også muligt for Philips at forenkle testpatronerne, som enheden anvender, hvilket gør dem nemmere at masseproducere, siger Nieuwenhuis. Med det nuværende FTIR-baserede system kan vi nemmere lave enklere patroner i større mængder, tilføjer han.

Når enhedens prøveopsamler har absorberet nok spyt, skifter den automatisk farve og kan derefter snappes ind i målekammeret, hvor spyt og nanopartikler blandes. En elektromagnet fremskynder nanopartiklerne til sensoroverfladen, hvoraf forskellige dele er blevet forbehandlet med et af de fem mål-lægemiddelmolekyler. Hvis der er spor af nogen af ​​de fem lægemidler i prøven, vil nanopartiklerne binde sig til dem. Hvis prøven er fri for medicin, vil nanopartiklerne i stedet binde sig til den lægemiddelbelagte sensoroverflade.

Orienteringen af ​​det magnetiske felt, der først trak nanopartiklerne til sensoren, vendes derefter og trækker eventuelle nanomærkede lægemiddelmolekyler væk, som ved et uheld kan have sat sig fast på sensoroverfladen, men efterlader lovligt bundne på plads. Dette sidste magnetiske trick lover at reducere, hvad Larry Kricka, en klinisk kemiker ved University of Pennsylvania, som for nylig var medforfatter til en artikel i Klinisk kemi om brugen af ​​magnetisme i point-of-care test, kalder en stor tilbageholdenhed i sådanne assays: utilsigtet indfangning af molekylære mærker på testoverfladen, en førende årsag til både falske positive og falske negative. Kricka er ikke involveret i Philips, men fungerer som konsulent for T2 Biosciences, et firma i Cambridge, MA, der promoverer en magnetisk biosensor baseret på MRI-teknologi.

Under analysefasen bliver en lysstråle kastet af sensoren. Eventuelle nanopartikler bundet til overfladen vil ændre dets brydningsindeks og derved ændre intensiteten af ​​det reflekterede lys og angive koncentrationen af ​​lægemidler i prøven. Ved at immobilisere forskellige lægemiddelmolekyler på forskellige dele på sensoroverfladen er analysatoren i stand til at identificere de pågældende lægemiddelspor. En elektronisk skærm viser instruktioner og en enkel farvekodet udlæsning af resultaterne.

Testen tager mindre end 90 sekunder og kan påvise lægemidler i koncentrationer målt i dele-per-milliard ved hjælp af en enkelt mikroliter spyt. Sensoren er i stand til endnu større følsomhed - den er blevet brugt til at detektere hjertetroponin, en almindeligt anvendt indikator for hjerteanfald, ved koncentrationer 1.000 gange lavere.

Philips planlægger i sidste ende at gå ind på sundhedsmarkedet. Det arbejder på en platform, der er i stand til at teste blod såvel som spyt og søger partnere, der kan hjælpe med at udvide dens testmenu ved at forsyne den med yderligere biomarkører.

Andre forskere har bygget eksperimentelle enheder til magnetisk at detektere en bred vifte af biomolekyler i små prøver af blod eller spyt i ekstremt lave koncentrationer. Ofte involverer dette brug af mikrofluidiske eller magnetiske kræfter til hurtigt at lede de magnetisk mærkede molekyler gennem scannere - selvom en gruppe ved University of Utah endda har bygget en prototype, hvor en prøvebelastet pind føres hen over en GMR-sensor, som et kreditkort. gennem en læser.

Kombinationen af ​​høj følsomhed, lave prøvevolumener, miniaturisering, hastighed og brugervenlighed har skabt håb om en håndholdt biosensor, der kunne udføre sofistikerede tests med høj nøjagtighed.

Alle forsøger at nå dertil, siger Kricka. Spørgsmålet er, hvem skal vinde? Da Philips er indstillet på at introducere sin lægemiddeltester i Europa inden årets udgang i samarbejde med det britiske diagnostikfirma Cozart, ser forbrugerelektronikproducenten ud til at være klar til at modtage prisen.

skjule