Британские ученые разработали компактное устройство для экспресс-диагностики ВИЧ-инфекции, которое подключается к стандартному USB-разъему. Отчет о работе опубликован в журнале Scientific Reports.
Своевременное выявление содержания вируса в крови ВИЧ-инфицированного (виремии) имеет первостепенное значение для определения эффективности проводимой антиретровирусной терапии и предотвращения развития лекарственной устойчивости ВИЧ. При этом в регионах с наибольшей распространенностью инфекции, таких как Черная Африка, экспресс-диагностика часто недоступна из-за сложности проведения и дороговизны оборудования.
Чтобы упростить и удешевить тест-систему, сотрудники Лондонского имперского колледжа и его спин-офф компании DNA Electronics разработали устройство, основанное на технологии петлевой изотермической амплификации нуклеиновых кислот (LAMP). Этот метод гораздо чувствительнее иммунохроматографической диагностики (ее используют в некоторых экспериментальных мобильных тест-системах), и, в отличие от ПЦР, не требует циклических изменений температуры.
Модуль LAMP полимеризует ДНК на основе РНК вируса в образце крови пациента. В ходе этого процесса выделяются протоны, понижающие рН раствора. Это изменение кислотности регистрируется интегрированным полевым транзистором, чувствительным к ионам (ISFET). Разработчики создали этот транзистор по технологии комплементарного металлооксидного полупроводника (CMOS), на которой основано большинство современных процессоров и других логических микросхем. Для обеспечения постоянной температуры, необходимой для LAMP, в прибор встроены нагреватели и термодатчики. Информация о наличии вируса, полученная ISFET, передается по USB-порту, через него же устройство получает электроэнергию, не нуждаясь в дополнительных источниках питания.
Британские ученые разработали компактное устройство для экспресс-диагностики ВИЧ-инфекции, которое подключается к стандартному USB-разъему. Отчет о работе опубликован в журнале Scientific Reports.
Своевременное выявление содержания вируса в крови ВИЧ-инфицированного (виремии) имеет первостепенное значение для определения эффективности проводимой антиретровирусной терапии и предотвращения развития лекарственной устойчивости ВИЧ. При этом в регионах с наибольшей распространенностью инфекции, таких как Черная Африка, экспресс-диагностика часто недоступна из-за сложности проведения и дороговизны оборудования.
Чтобы упростить и удешевить тест-систему, сотрудники Лондонского имперского колледжа и его спин-офф компании DNA Electronics разработали устройство, основанное на технологии петлевой изотермической амплификации нуклеиновых кислот (LAMP). Этот метод гораздо чувствительнее иммунохроматографической диагностики (ее используют в некоторых экспериментальных мобильных тест-системах), и, в отличие от ПЦР, не требует циклических изменений температуры.
Модуль LAMP полимеризует ДНК на основе РНК вируса в образце крови пациента. В ходе этого процесса выделяются протоны, понижающие рН раствора. Это изменение кислотности регистрируется интегрированным полевым транзистором, чувствительным к ионам (ISFET). Разработчики создали этот транзистор по технологии комплементарного металлооксидного полупроводника (CMOS), на которой основано большинство современных процессоров и других логических микросхем. Для обеспечения постоянной температуры, необходимой для LAMP, в прибор встроены нагреватели и термодатчики. Информация о наличии вируса, полученная ISFET, передается по USB-порту, через него же устройство получает электроэнергию, не нуждаясь в дополнительных источниках питания.
Внешний вид и устройство чипа
R. Gurrala et al., Scientific Reports, 2016
Поделиться
Работоспособность прибора проверили на 991 образце плазмы пациентов с разными концентрациями разных штаммов ВИЧ. При наличии в образце более 1000 копий вирусной РНК чувствительность составила 95 процентов, от 50 до 1000 копий — 88,7 процента, и менее 50 копий — 41,2 процента. Анализ занимал немногим больше 20 минут. Подобные показатели близки к тем, что необходимы для мобильной диагностики инфекции.
В настоящее время разработчики занимаются усовершенствованием прибора, а также его модификациями для диагностики других инфекций.
Недавно американские ученые представили мобильную платформу для экспресс-диагностики инфекций, которая также основана на технологии LAMP. Она размещается в обычной термокружке, подключается к смартфону, не нуждается в специальной подготовке биообразца, источнике электроэнергии и квалифицированном персонале.
Метод LAMP разработали японские ученые в 2000 году.
