Papierowe karty testowe odróżniają zakażenia wirusowe od bakteryjnych
Dzięki krótkiemu czasowi oczekiwania i dokładnym wynikom testy przyłóżkowe zapewniają pacjentom i pracownikom ochrony zdrowia na całym świecie ogromne korzyści. Tego typu badania często opierają się na testach z przepływem bocznym, w których biomarkery wykrywane są na membranie nitrocelulozowej. Mimo rosnącego zakresu zastosowań papierowych testów diagnostycznych, ich niskiej ceny i nieszkodliwości dla środowiska, informacje, których dostarczają, mają zwykle charakter jakościowy.
Wykrywanie elektrochemiczne na papierowej karcie testowej
Celem finansowanego ze środków UE projektu IMPETUS jest zrewolucjonizowanie badań przyłóżkowych poprzez wyprodukowanie papierowych bioczujników elektrochemicznych zapewniających odczyt o charakterze ilościowym. „Nasz system wykorzystuje jednorazowe karty testowe, które łączą w sobie prostotę testów z przepływem bocznym, oferując przy tym możliwość ilościowego wykrywania biomarkerów w płynnych próbkach”, wyjaśnia koordynator projektu Rainer Hainberger. Konsorcjum projektu zastąpiło nitrocelulozę, powszechnie stosowaną w komercyjnych paskach z przepływem bocznym, ponieważ jest bardzo krucha i nie pozwala na wydajne przetworzenie. Zamiast niej wykorzystano opracowany w ramach projektu specjalny papier, który pozwala na wysokoprzepustową produkcję, a także możliwość montażu mikroukładu krzemowego ułatwiającego pozyskiwanie sygnałów elektrochemicznych. Umożliwia to ilościowy pomiar biomarkerów. Zespół projektu IMPETUS opracował procesy druku sitowego, fleksograficznego i atramentowego, jak również nowatorską metodę montażu mikroukładów na potrzeby produkcji kart testowych z rolki na rolkę na linii pilotażowej. Opracowano również akumulator nadrukowywany na papierze z wykorzystaniem odpowiednich materiałów anodowych i katodowych. Konsorcjum wdrożyło i przetestowało różne prototypy drukowanej karty bioczujnikowej. Dane z odczytu pomiarów są bezprzewodowo przesyłane przez standardowy interfejs smartfonu. Jest to znaczący krok naprzód w stosunku do innych pasków z przepływem bocznym, które wykorzystują odczyt optyczny przy użyciu, na przykład, aparatu telefonu komórkowego, co uzależnia je od użytego telefonu i warunków oświetlenia otoczenia. Co więcej, papierowa karta testowa IMPETUS wykorzystuje wyłącznie materiały o zrównoważonym charakterze i nie zawiera tworzyw sztucznych, co czyni ją przyjazną dla środowiska. Metoda ta jest również opłacalna, ponieważ karty są wytwarzane przy użyciu procesów drukowania i montażu z rolki na rolkę.
Odróżnianie zakażeń bakteryjnych od wirusowych
Rozwiązanie IMPETUS zaspokoi potrzeby konsumentów w zakresie np. szybkiego i niedrogiego wykrywania zakażeń bakteryjnych i wirusowych w miejscu opieki nad pacjentem. Konsorcjum projektu opracowało kompatybilne testy immunologiczne pozwalające na ilościowe wykrywanie dwóch biomarkerów molekularnych we krwi. Ten przypadek użycia odbiega od konwencjonalnego zastosowania pasków z przepływem bocznym do badania pojedynczych parametrów w sposób nieilościowy, przykładami których są testy ciążowe lub testy antygenowe na obecność Covid-19. Zamiast tego daje lekarzowi możliwość odróżnienia zakażeń bakteryjnych od wirusowych w oparciu o ilościowe wykrywanie dwóch biomarkerów, które często cechują się podobnymi objawami, ale wymagają innej opieki. „Rozwiązanie IMPETUS sprowadza laboratorium do gabinetu lekarskiego”, podkreśla Hainberger. Wymaga podania tylko kilku kropli krwi na kartę testową i pozwoli uniknąć nieuzasadnionego przepisywania antybiotyków w przypadkach zakażenia wirusowego. Ponadto eliminuje potrzebę zakupu drogiego sprzętu do analizy i może być stosowane przez pracowników ochrony zdrowia w gabinetach lekarskich. Rozwiązanie to sprawdza się również w regionach o niewystarczającej dostępności opieki medycznej i diagnostyki. Metodę wykrywania IMPETUS można dostosować do ilościowego pomiaru innych biomarkerów molekularnych w różnych zastosowaniach, np. w przypadku chorób układu krążenia. Jednocześnie linia pilotażowa oparta jest na uniwersalnej koncepcji produkcyjnej, którą można łatwo dostosować do różnych procesów produkcyjnych i zastosowań czujnikowych. Można wykorzystać ją do produkcji czujników i urządzeń wykonawczych używanych w zastosowaniach wykraczających poza diagnostykę medyczną, np. w bezpieczeństwie żywności czy monitorowaniu środowiska.
Słowa kluczowe
IMPETUS, druk funkcjonalny, detekcja elektrochemiczna, papier, biomarker, zakażenie bakteryjne, zakażenie wirusowe, diagnostyka, karty testowe, przyłóżkowy, POC, test z przepływem bocznym, badania przyłóżkowe
