便携式分子传感器 利用纳米孔检测结核病

近日,在医学方面,国外研究人员正在对低成本即时诊断设备的开发和部署进行大量投资,以测试纳米孔检测结核病,通过提供更好的生物信息,可以走出实验室的低成本,敏感和特定的生物传感器可以而且应该为更健康的地球做出贡献。

  据外媒报道,有国外数据机构统计,目前,全球有近20亿人营养不良,未来30年内这个数据还会持续增长。更重要的是,全球农业必须应对耕地资源的污染、气候变化恶化以及对作物病害日益难以抵抗的影响。但是,如果能够将检测和量化作物性状、病原体和抗性的正确分子诊断平台带到现场,就可以将全球农业推向一个更具可持续性的地球。

  同一平台还可以增强全球人民的健康。以结核病为例。作为全球十大死亡原因之一,每年有数百万人继续患上结核病,而且漏诊是一项重大挑战。2017年,在1000万人中,只有约640万人通过国家报告系统正式记录了结核病。世界卫生组织2018年全球结核病报告指出,缺乏负担得起、敏感和快速检测结核分枝杆菌的测试方式是一个主要障碍。

  因此,目前,准确、快速地诊断传染病可以改善患者护理、适当使用抗菌药物,最终加强对人群内传染病的控制。在诊断方面,分子测试是最好的。无论是在检测植物还是人类的病原体上,监测基因组和蛋白质组以分析核酸、蛋白质和其他分子标记,都是提供可靠结果的关键。

便携式分子传感器 利用纳米孔检测结核病

分子测试

分子测试改变临床诊断测试

  在医学发展上,用于准确鉴定病原体DNA或RNA的分子测试的出现已经彻底改变了临床诊断测试,并且分子测试现在在许多环境中是常规的。高收入国家通过具有适当基础设施和受控环境的集中实验室实现了复杂设备和冷链依赖试剂的实施。这些设施还拥有技术娴熟的员工,可根据质量保证协议操作和维护设备。在资源充足的国家,集中式模型为大多数人口提供高质量的诊断测试,因为物流基础设施可以实现样品的高效运输和测试结果的通信。

  然而在低收入和中等收入国家(LMIC),一些集中化实验室进行复杂的分子检测(例如,用于治疗监测的HIV病毒载量测量),但这些设施通常在城市环境中。农村或城郊地区的患者很难获得这些服务,部分原因是基础设施和运输选择不可靠。因此,在较低级别的当地设施中提供诊断测试可以改善护理质量和患者结果。

  但是分子测试技术的应用一般对设备的配置有着极高的要求,那么在此基础上,将分子测试小型化到便携式化将有助于将诊断从实验室带入诊所,并在有限的范围内进入救治现场。但这些设备是否足以满足医疗点的定性和定量测试需求,特别是在低、中等收入国家?

  目前易于使用、灵敏且低成本的护理点设备与资源匮乏的设置的自动无线报告兼容,将变得异常重要。依靠生物传感器来解决其中一些问题可能看起来是一个不可能实现的雄心勃勃的目标,但我们相信我们可以实现这一目标,因为可以依靠纳米孔。

纳米孔传感器可检测结核病

  近日,在医学方面,国外研究人员正在对低成本即时诊断设备的开发和部署进行大量投资,其中包括比尔和梅林达盖茨基金会最近提供的280万美元赠款,以测试纳米孔检测结核病。通过提供更好的生物信息,可以走出实验室的低成本,敏感和特定的生物传感器可以而且应该为更健康的地球做出贡献。

便携式分子传感器 利用纳米孔检测结核病

便携式传感器可以提供丰富的医疗数据

  当分子一个接一个地穿过孔隙时,纳米孔传感器利用电子电流的微小变化。电流的这些变化导致单分子传感器具有无与伦比的灵敏度。正在开发的仪器已经集成了样品制备,核酸扩增和一系列纳米孔下游,可以在不到20分钟的时间内同时分析多达20个目标。为了最大限度地提高可达性,轻巧便携的设备经久耐用,可以在任何地方进行精确诊断,从脏污和多尘的土地到混乱的诊所。

  这项技术的潜在应用是无止境的。在农业方面,作物病害造成重大损失。同时检测病原体和多重抗性标记的能力可以支持精确喷洒,而实时分子监测可以帮助预测种植和治疗方案。

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