SpinDx: Мобильная система тестирования на наличие вирусов, бактерий и токсинов

Согласно докладам Всемирной организации здравоохранения, диарея является второй по значимости причиной смерти детей в возрасте до пяти лет в развивающихся странах. Эти случаи смерти в основном можно предотвратить, когда причины выявляются и лечение назначается на ранних стадиях. При этом портативность, доступность, быстрота и надежность диагностического оборудования имеют решающее значение для борьбы со вспышками инфекционных заболеваний в наиболее затронутых ими районах, в которых наименее доступны для приобретения лаборатории с традиционными приборами.

Ученые Sandia National Laboratories разработали устройство, которое может точно определить тип инфекционного заболевания, причем менее чем за час. В отличие от большинства медицинских диагностических приборов, которые могут выполнять только один тип тестов - тесты на протеин или нуклеиновую кислоту - новая версия устройства, получившего название SpinDx, теперь может выполнять оба вида тестов. Это позволяет выявить практически любую причину заболевания, включая вирусы, бактерии, токсины или маркеры воздействия химических веществ на иммунную систему.

Изменение конструкции прибора связано с добавлением нагревательного элемента, что позволяет SpinDx проводить тесты нуклеиновой кислоты, в ходе которых осуществляется поиск генетических кодов вирусов, паразитов и бактерий любого типа. Технология может одновременно также обнаруживать белки токсинов и определять, активны они или нет, что является критическим фактором для определения правильного лечения.

Разработчики протестировали новые возможности SpinDx на предмет выявления потенциальных причин диарейных заболеваний. Исследования показали, что SpinDx успешно обнаруживает как токсины, вызывающие диарею, так и бактерии в образцах кала. Результаты этих тестов были недавно опубликованы в журнале Biosensors and Bioelectronics.

SpinDx по своему виду напоминает DVD-плеер, помещенный в атмосферостойкий пластиковый корпус. Он оснащен одноразовым диском, который распределяет капли необработанных биологических образцов по различным каналам, которые функционируют, как "десятки маленьких пробирок". Достаточно загрузить один образец в центральный порт устройства, который равномерно распределяет образец по всем каналам.

Когда диск вращается, образцы взаимодействуют с тестовыми реагентами внутри каналов, и, если происходит химическая реакция, на конце соответствующего канала зажигается красный огонек, сигнализируя о наличии возбудителя инфекции на программном интерфейсе, который отображает результат.

Ранее SpinDx проводил только белковые тесты, которые ищут как патогенные специфические белки, так и антитела. Новая версия SpinDx теперь может проводить тесты нуклеиновой кислоты, позволяющие идентифицировать вирус или бактерии, вызывающие такие симптомы, как диарея.

Традиционное тестирование на вирусы (с помощью полимеразной цепной реакции или ПЦР) требует многократного нагрева и охлаждения биологического образца для размножения любой вирусной ДНК или РНК до обнаруживаемых уровней. В обновленной версии SpinDx компания Phaneuf and Koh, образованная инженерами из Sandia, внедрила новую разработанную ими схему анализа и обнаружения, в которой используется химия, позволяющая нагревать образец только один раз.  

SpinDx использует крошечный инфракрасный излучатель тепла, который расположен в верхней части устройства и нагревает только ту часть вращающегося диска, где проводится тест, и больше нигде. Возможность управления тепловым потоком позволяет контролировать различные температурные зоны внутри SpinDx и проводить одновременный анализ на наличие нуклеиновой кислоты и белка. Это важно, поскольку испытания нуклеиновой кислоты требуют такой температуры, которая обычно разрушает белки в образце.

Способность точно проводить все эти тесты одновременно в одном портативном устройстве и считывать результаты менее, чем за час, отличает SpinDx от других доступных систем. Обычно для получения таких результатов требуется хорошо оборудованная лаборатория, укомплектованная опытными техническими специалистами.