Výsledky krevních testů v několika minutách

Helena Vrecková  |  Věda
Ilustrační foto

Nikdo nechce čekat hodiny na výsledky krevních testů. Nový čip umožní lékařům stanovit diagnózu z krve během několika minut. A to i v nepříznivých podmínkách třetího světa.

Rychlost a jednoduchost je výhodou ve všech oborech, lékařství nevyjímaje. Lidé nechtějí dlouho čekat na výsledky a utápět se v nejistotě. Proto se mnohá lékařská odvětví zabývají tím, jak co nejvíce zefektivnit vytváření diagnóz a ušetřit tak pacientům nervy, zda jsou či nejsou nemocní.

Snažili se o to také vědci z univerzity v kalifornském Berkeley (University of California Berkeley) při vytváření zařízení SIMBAS (Self-powered Integrated Microfluidic Blood Analysis Systém). Je důležitým mezníkem při vývoji mikrofluidních systémů – mikrobiosenzorů pro celkovou analýzu.

Stačí jen kapka

Mikrofluidní zařízení se využívají již několik let. Umožňují dokonalé dávkování tekutin, omezených až na submilimetrové měřítko. Tím se rozumí malá velikost zařízení, malé objemy tekutin (nanolitr, pikolitr), nízká spotřeba energie a působení na mikročástice.

Pod obory zabývající se mikrofludními systémy však nepatří pouze mikrotechnologie a biotechnologie, ale také inženýrství fyziky a chemie. Tyto obory vytvářejí praktické aplikace na konstrukci systémů, ve kterých se dají tyto malé objemy tekutin použít.

Mikrofluidní zařízení je však velmi široká oblast, do níž můžeme řadit i mechanická zařízení k řízení toku, jako jsou čerpadla či průtokoměry. Zařízení SIMBAS vědci řadí k takzvaným LAC (lab-on-a-chip, laboratoř na čipu). Od ostatních mikrofluidních zařízení se liší schopností provádět chemickou analýzu. Stačí jen několik mikrolitrů krve, a během několika minut se vědcům dostane jasných výsledků. Zatím však tyto čipy měly vadu, kterou odbouralo právě zařízení SIMBAS.

Naprosto samostatný

Podle slov Ivana Dimova z UC Berkeley nebyl žádný lab-on-a-chip schopný pracovat úplně samostatně. Ke každému čipu bylo nutné externí potrubí a další komponenty, aby mohly správně fungovat. Výsledkem pak byla ztráta hlavních výhod těchto čipů, a to malá velikost a přenositelnost.

Oproti tomu SIMBAS nevyžaduje žádné další připojení. Tím si zachovává minimální rozměry, nevázanost na určité místo, ale také nízkou cenu. Biočip, který není závislý na dalších komponentech, je možné vyrábět ve větším množství a za nižší cenu než předchozí čipy.

Schéma biočipu SIMBAS. Foto: UC Berkeley
Schéma biočipu SIMBAS. Foto: UC Berkeley

SIMBAS využívá vytvořených „příkopů“ v mikrofluidních kanálcích. Každý z těchto kanálků není širší než lidský vlas. Na vstupní port čipu se vloží kapka krve – přesně 5 mikrolitrů. Mikrofluidní kanálky přesně řídí tok krve přes biočip. Relativně těžké červené a bílé krvinky se propadnou do příkopů a dále již zůstává pouze krevní plazma. Tento proces probíhá ve vakuovém obalu.

Ve chvíli, kdy se zařízení otevře atmosférickým podmínkám, molekuly vzduchu vytvoří tlakový rozdíl, který dále řídí krevní tekutiny v čipu. Krevní složky k analýze odděluje gravitace, vzorky jsou tak přirozeně vstřebávány, a proto není třeba externích zdrojů.

Při testech vědci zachytili více než 99 % krevních buněk v příkopech. Zbylá plazma nakonec prochází přes detektory biomarkerů až k sací komoře. Vyhodnocení výsledků netrvá biodetektorům déle než deset minut.

Pomoc pro terénní lékařské pracovníky

Vědci vidí v biočipu SIMBAS důležitou pomůcku pro vývoj globální zdravotnické diagnostiky. Například v zemích třetího světa by pracovníci mohli během minut detekovat choroby, jako jsou HIV či tuberkulóza. Nebyli by závislí na lékařských laboratořích. Nízká cena neomezuje zdravotníky, kteří mají malé rozpočty a drahá zařízení si nemohou dovolit.

SIMBAS či jiné zařízení postavené na jeho základu ale bude využitelné i ve vyspělých zemích. Může diagnostikovat srdeční onemocnění, sepse, rakovinu a další onemocnění, a hlavně to udělá rychle.


Další informace

Nejčtenější