В России создана лаборатория-на-картридже для быстрой диагностики сердечной недостаточности
Коллектив учёных из Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН (ИБХФ РАН), Федерального исследовательско-клинического центра физико-химической медицины ФМБА России (ФИКЦ ФМХМ) и Городской клинической больницы № 29 им. Н.Э. Баумана Департамента здравоохранения Москвы (ГКБ № 29) представил инновационную разработку в области медицинской диагностики.
Исследователи создали полностью автоматизированную микрофлюидную систему, способную всего за 25 минут проводить точный иммуноферментный анализ (ИФА) с электрохимическим детектированием. Система, построенная на основе одноразового картриджа, была успешно применена для определения в образцах сыворотки человеческой крови маркера сердечной недостаточности, который образуется в сердечной мышце при избыточном растяжении и перегрузке — N-терминального фрагмента мозгового натрийуретического пропетида (NT-proBNP). Повышение уровня NT-proBNP отражает тяжесть сердечной недостаточности и помогает дать прогноз заболевания.
Традиционный иммуноферментный анализ, несмотря на высокую точность, требует много времени, квалифицированного персонала и громоздкого лабораторного оборудования. Автоматизация и ускорение этого процесса — давняя задача биоаналитики, особенно важная для экстренной медицины, такой как кардиология.
В многослойном одноразовом картридже размещены:
-
Магнитные микрочастицы, покрытые антителами для захвата целевого белка.
-
Два роторных клапана, исключающие перекрёстное загрязнение реагентов.
-
Реакционная камера с пористой мембраной для удержания частиц.
-
Электрохимический сенсор для детектирования сигнала.
Весь процесс управляется внешним контроллером, который создает вакуум для перемещения жидкостей и точно позиционирует клапаны. Вибрационная платформа удерживает частицы во взвешенном состоянии, ускоряя образование иммунных комплексов.
Ключевые инженерные решения:
-
Конструкция камеры с мембранным дном, вакуумное управление потоками и вибрация.
-
Два независимых роторных клапана гарантируют, что реагенты (например, фермент и субстрат) никогда не смешаются раньше времени.
-
Тонкие слои материалов и полная эвакуация жидкостей из каналов предотвращают перенос остатков между стадиями анализа, минимизируя «мёртвые объёмы».
Диагностика сердечной недостаточности
Целевой маркер — NT-proBNP — пептид, концентрация которого в крови растёт при сердечной недостаточности. Система протестирована на образцах сыворотки крови пациентов кардиологического отделения ГКБ № 29 в клинически значимом диапазоне от 0 до 30 нг/мл. Новая система демонстрирует высокую точность и хорошую воспроизводимость по сравнению с эталонными лабораторными методами. Её чувствительность достаточна для клинического применения, а скорость анализа позволяет получать результат за 25 минут.
«Разработанная платформа позволяет сделать значительный шаг к созданию доступной, быстрой и надёжной диагностической системы — лаборатории-на-картридже. Меняя только иммунореагенты в картридже, можно перенастраивать систему для определения самых разных белковых биомаркеров — не только сердечных, но и инфекционных, онкологических и других. Таким образом, исследование нашего коллектива открывает перспективы для внедрения разработки в отделения неотложной помощи, поликлиники и даже для создания портативных устройств для диагностики у постели больного», — комментирует один из авторов работы, старший научный сотрудник ИБХФ РАН кандидат химических наук Ольга Николаевна Сорокина.
Работа поддержана Министерством науки и высшего образования РФ и Федеральным медико-биологическим агентством. Исследование опубликовано в журнале Talanta.
Источник: пресс-служба Минобрнауки России.
