Mula sa COVID hanggang sa Kanser: Nakikita ng Bagong Pagsusuri sa Tahanan ang mga Sakit na May Kahanga-hangang Katumpakan

May namamagang lalamunan at barado ang ilong? Ang pagdating ng mga mabilisang pagsusuri sa bahay ay naging madali upang malaman kung mayroon kang malubhang sakit tulad ng COVID-19 o mga allergy lamang sa tagsibol. Ngunit sa kabila ng kanilang bilis at kaginhawahan, ang mga pagsusulit na ito ay hindi gaanong sensitibo kaysa sa mga ginagamit sa mga klinika. Nangangahulugan ito na ang resulta ay maaaring negatibo kahit na ang tao ay nahawahan.

Ang solusyon ay maaaring isang bago, murang biosensing na teknolohiya na maaaring gumawa ng mabilis na mga pagsusuri sa bahay nang 100 beses na mas sensitibo sa mga virus tulad ng COVID-19. Maaari din nitong palawakin ang mabilis na mga kakayahan sa pagsusuri para sa iba pang mapanganib na kondisyon tulad ng prostate cancer at sepsis.

Ang mga siyentipiko sa University of California, Berkeley ay nakabuo ng isang pagsubok na pinagsasama ang isang natural na proseso ng evaporation na tinatawag na "coffee ring effect" na may plasmonics at artificial intelligence upang tumpak na matukoy ang mga biomarker ng sakit sa loob lamang ng ilang minuto.

"Ang simple ngunit makapangyarihang pamamaraan na ito ay nagbibigay ng lubos na tumpak na mga resulta sa isang bahagi ng oras na kinakailangan para sa mga tradisyonal na pamamaraan ng diagnostic," sabi ni Kamyar Behrouzi, isang kamakailang kandidato ng PhD sa microelectromechanical system at nanoengineering sa UC Berkeley.
"Ang aming trabaho ay nagbibigay daan para sa mas naa-access at abot-kayang mga diagnostic na solusyon, lalo na para sa mga rehiyong limitado ang mapagkukunan."

Ang isang paglalarawan ng teknolohiya ay nai-publish sa journal Nature Communications.

Coffee Ring Effect at Nanoparticle

Kung titingnan mong mabuti ang mantsa ng kape o alak, mapapansin mong mas maitim ito sa mga gilid kaysa sa gitna. Ito ay dahil sa isang pisikal na kababalaghan na kilala bilang epekto ng singsing ng kape: kapag ang isang patak ng likido ay sumingaw, lumilikha ito ng isang agos na nagtutulak sa mga nasuspinde na particle patungo sa mga gilid. Kung ang mga particle ay may pigmented, tulad ng sa kape o alak, isang mas madidilim na singsing ang bubuo sa paligid ng mga gilid ng mantsa.

Noong 2020, si Behrouz ay gumagawa ng biosensor para matukoy ang COVID-19 at napansin niya na ang mga droplet ng kanyang pang-eksperimentong solusyon ay nag-iwan ng mga markang hugis singsing kapag natuyo ang mga ito. Napagtanto niya na ang epekto ng singsing ng kape ay maaaring gamitin upang i-concentrate ang mga particle ng virus ng COVID-19, na ginagawang mas madaling matukoy ang mga ito.

"Napagtanto namin na magagamit namin ang epekto na ito upang lumikha ng isang bagay na mas mahusay kaysa sa orihinal na pinlano namin," sabi ni Behrouz.

Paano gumagana ang pagsubok?

Ang teknolohiya ng mabilis na pagsubok ay gumagamit ng maliliit na particle na tinatawag na plasmonic nanoparticle na nakikipag-ugnayan sa liwanag sa isang espesyal na paraan.

1. Ang gumagamit ay naglalapat ng isang patak ng likidong naglalaman ng mga protina na nauugnay sa sakit (tulad ng mula sa isang pamunas mula sa bibig o ilong) sa lamad.
2. Kapag tuyo, ang patak ay tumutuon sa mga biomarker ng sakit sa lugar ng singsing ng kape.
3. Pagkatapos ay nagdaragdag ang user ng pangalawang patak na naglalaman ng mga plasmonic nanoparticle na "dumikit" sa mga biomarker ng sakit.

Kung naroroon ang mga biomarker, ang mga nanoparticle ay bumubuo ng mga tiyak na pattern na nagbabago sa paraan ng pakikipag-ugnayan ng liwanag sa lamad. Ang mga pagbabagong ito ay makikita sa mata o sa isang AI-powered na smartphone app.

Nagbibigay ang teknolohiya ng mga resulta nang wala pang 12 minuto at 100 beses na mas sensitibo para sa COVID-19 kaysa sa mga katulad na pagsusuri sa bahay.

Application para sa iba pang mga sakit

"Ang isa sa mga pangunahing protina na maaari naming makita sa diskarteng ito ay isang biomarker para sa sepsis, isang mapanganib na nagpapasiklab na tugon sa isang bacterial infection na maaaring bumuo ng napakabilis, lalo na sa mga taong higit sa 50," sabi ng senior study author na si Liwei Lin, isang propesor ng mechanical engineering sa UC Berkeley.
"Ang bawat oras ay mahalaga, ngunit ang pag-kultura ng bakterya upang matukoy ang pinagmulan ng impeksiyon ay maaaring tumagal ng mga araw. Ang aming pamamaraan ay maaaring magbigay-daan sa mga doktor na matukoy ang sepsis sa loob ng 10 hanggang 15 minuto."

Nakagawa na ang mga scientist ng prototype ng home test na katulad ng rapid COVID-19 tests, na may 3D-printed na mga bahagi na nakakatulong sa tamang pagpoposisyon ng sample at paglapat ng plasmonic droplets.

"Sa panahon ng pandemya ng COVID-19, umasa kami sa mga pagsusuri sa bahay upang makita kung kami ay nahawahan. Umaasa ako na gagawing mas madaling makuha ng aming teknolohiya upang makakuha ng regular na screening para sa mga kondisyon tulad ng prostate cancer nang hindi kinakailangang umalis sa bahay," sabi ni Lin.