211service.com
Hurtig TB-detektor
En tredjedel af verdens befolkning er smittet med tuberkulose. Det er tidskrævende og dyrt at opdage bakterierne, selv på hospitaler med sofistikeret laboratorieudstyr. Og i de fattige lande, hvor infektionen er mest udbredt, har folk ofte ikke adgang til dette udstyr. Forskere ved Massachusetts General Hospital i Boston og Harvard University har nu påvist, at en håndholdt enhed kan bruges til at tælle så få som 20 bakterier i en sputumprøve på en halv time. De håber at udvikle testen til et billigt produkt, der kan implementeres til TB-test.
TB detektor: En håndholdt enhed kan tælle så få som 20 bakterier i en sputumprøve. Et plastikkort inde i enheden bruger mikrofluidik til at lede magnetisk mærkede bakterier i en prøve til et af to kamre omgivet af metalspoler. Spolerne bruges til nuklear magnetisk resonansbilleddannelse af prøven.
Bakterietælleren udvikles af forskere ledet af Ralph Weissleder , direktør for Center for Systembiologi og Center for Molecular Imaging Research ved Harvard Medical School, og Hakho lee , en instruktør ved Mass General. Teknologien bruger magnetiske nanopartikel-etiketter og en detektor, der fungerer efter de samme principper som magnetisk resonansbilleddannelse. De er fokuseret på tuberkulose, siger Lee, fordi selv én bakterie kan forårsage sygdommen, men på dette tidspunkt er der ingen nem måde at opdage bakterierne ved høj følsomhed.
Det største problem med eksisterende test er, at de er for langsomme, siger Peter Katona , associeret klinisk professor i infektionssygdomme ved University of California, Los Angeles. Den mest nøjagtige måde at identificere infektionen på er at dyrke en prøve i laboratoriet. Men fordi TB vokser langsomt, kan det tage helt op til seks uger. Hvad mere er, dyrt dyrkningsudstyr er typisk ikke tilgængeligt i fattige områder, hvor infektionen er udbredt.
Den billigste og hurtigste måde at opdage tuberkulose på er en hudtest, der screener for en immunreaktion. Men sådanne test er ikke særlig nøjagtige. Der er en række tilstande, hvor der ikke er nogen immunreaktion, selvom patienten bærer infektionen, siger Steven Miller , direktør for de kliniske laboratorier ved University of California, San Francisco Medical Center. TB og HIV går ofte hånd i hånd, men hos HIV-positive patienter virker hudtesten ikke. En anden almindelig test, farvning af en opspytprøve med et farvestof, der er rettet mod tuberkulose, og undersøgelse af den under mikroskopet, har også en høj frekvens af falske negativer. Medmindre der er en meget høj belastning af bakterier, kan du ikke samle den op, siger Miller.
Harvard-detektoren kan finde meget små mængder bakterier. Det er en miniaturiseret version af en nuklear magnetisk resonans-imager, en meget følsom, men typisk stor og dyr enhed, der bruges til kliniske og kemiske anvendelser såsom hjernebilleddannelse og bestemmelse af proteinstrukturer. Størrelsen og omkostningerne ved typiske kernemagnetiske resonansbilledapparater er dikteret af behovet for en stærk magnet. Weissleders gruppe forenklede instrumentet til en bærbar enhed på et pund med engangsdele ved at gå på kompromis med signalkvaliteten og ved at placere prøvekammeret lige inde i radiofrekvensspolerne. Når du måler bakterier, har du ikke brug for høj opløsning - du skal bare opfange et mønster, siger Lee.
Som et principbevis demonstrerede Weissleder og Lee, at de kunne påvise en bakterie, der ligner tuberkulose i sputumprøver. Først skal den viskøse prøve gøres flydende. Derefter blandes det med en opløsning af kanonkugleformede jernnanopartikler belagt med antistoffer, der klæber til bakterierne. Prøven indlæses på detektoren, som bruger mikrofluidik til at tvinge prøven gennem en kanal udstyret med en skærm, der fanger bakterier og vasker alle nanopartikler fri, der ikke nåede et mål. Denne kanal er omgivet af en metalspole, der pulserer de fangede bakterier med radiofrekvente bølger under påvirkning af en magnet. Dette får jernnanopartiklerne til at udsende et magnetisk signal, som igen påvirker protonerne i de omgivende vandmolekyler. Harvard-enheden opfanger disse ændringer, hvis størrelse og varighed er direkte proportional med antallet af mærkede bakterier i prøven.
Bakteriedetektionsprocessen tager omkring 30 minutter og er lige så følsom som processer, der bruger kulturprøver dyrket i laboratoriet. Resultaterne er beskrevet i journalen anvendt kemi .
At forsøge at diagnosticere meget lave niveauer af bakterier i en prøve og samtidig opretholde høj kvalitet er ikke en nem ting at gøre, siger patolog Miller. Harvard-testen er meget følsom - det vil sige, den kan detektere lave niveauer af bakterier - men indtil enheden gennemgår flere tests, er det umuligt at sige, hvor specifik den er. Hvis det viser sig at have høje forekomster af falske positiver, siger Miller, vil det ikke være levedygtigt på steder som USA, hvor tuberkuloseraterne er lave. Men, siger Miller, kan der være meget værdi for en billig og nem test som denne i områder med høj tuberkuloseprævalens.
Forskerne samarbejder med Harvard School of Public Health for at teste enheden på kliniske prøver fra patienter med tuberkulose.