Бумажный медицинский прибор, не требующий питания

Новый медицинский прибор, изготовленный из бумаги, способен определять наличие биомаркеров в крови и идентифицировать заболевания, проводя электрохимический анализ. Причем для питания устройства достаточно прикосновения пользователя. Кроме этого, новое устройство способно выдавать результаты тестов, кодированные цветом, что позволяет их легко понимать даже непрофессионалам. По словам одного из разработчиков доцента университета Пердью (США) Рамзеса Мартинеза,

Этот электрохимический прибор с автономным питанием, получивший название SPED (сокращение от self-powered, paper-based electrochemical device), предназначен для диагностики в местах, где ограничен доступ к ресурсам и сложному медицинскому оборудования. Его можно рассматривать как портативную лабораторию, которая очень дешевая и может быть утилизирована после использования просто путем сжигания. Мы надеемся, что такими устройствами будут пользоваться необученные люди в удаленных селениях или военных базах, для того, чтобы провести анализ на наличие заболеваний в условиях, когда нет электричества, чистой воды и дополнительного оборудования.

Отмечу, что это устройство очень дешевое, легкое, гибкое и простое в использовании.

Тест проводится путем помещения капельки крови на круглое поле в устройстве, кроме этого SPED содержит специальные зоны с микроканалами, с помощью которого можно ввести кровь в устройство, просто погрузив его в образец без необходимости дополнительного прокалывания пальца.

Верхний слой SPED изготовлен из неочищенной целлюлозной бумаги с "впечатанными" гидрофобными зонами, которые формируют каналы, позволяющие забирать кровь для анализа. Эти микрофлюидные каналы обеспечивают точный анализ, результаты которых отображаются путем изменения цвета выделенных зон. При этом используется диагностическое приложение на базе алгоритма машинного видения, позволяющее автоматически идентифицировать и обсчитывать каждый из этих "колориметрических" тестов, используя для этого камеру телефона. Это обеспечивает быстрое получение результата анализа, который можно затем отправить для консультации удаленному специалисту.

Нижний слой SPED - это "трибоэлектрический генератор" (triboelectric generator или TEG), который генерирует электрический ток, необходимый для проведения диагностического теста, просто при нажатии или растирании его.

Исследователи также разработали недорогое портативное устройство, названное потентиостатом, который легко подключается к SPED для автоматизации диагностики, что позволяет проводить анализы совершенно необученным пользователям. Батарея, которая обеспечивает питание этому устройству, может перезаряжаться за счет использования TEG, встроенного в SPED.

В исследованиях SPED использовался для обнаружения таких биомаркеров, как сахар, мочевая кислота, L-лактат*, кетоны и белые кровяные тельца, которые позволяют определять функцию печени и почек, недоедание и анемию. В будущем варианте устрйоства предполагается добавить еще несколько слоев для проведения более комплексного анализа для обнаружения таких заболеваний, как лихорадка денге, желтая лихорадка, малярия, ВИЧ и гепатит.

* L-лактат или лактатдегидрогеназа - фермент, принимающий участие в реакциях гликолиза.