En ny uppfinning av ett team av forskare från National University of Singapore (NUS) lovar ett snabbare och billigare sätt att diagnostisera sjukdomar med hög noggrannhet. Professor Zhang Yong från Institutionen för biomedicinsk teknik vid NUS tekniska fakultet och hans team har utvecklat ett litet mikrofluidiskt chip som effektivt kan upptäcka små mängder biomolekyler utan behov av komplex laboratorieutrustning.

Sjukdomsdiagnostik innebär detektion och kvantifiering av biopartiklar i nanostorlek, såsom DNA, proteiner, virus, och exosomer (extracellulära vesiklar). Vanligtvis, detektering av biomolekyler som proteiner utförs med kolorimetriska analyser eller fluorescerande märkning med en sekundär antikropp för detektion, och kräver komplex optisk detekteringsutrustning såsom fluorescerande mikroskopi eller spektrofotometri.

Ett alternativ för att minska kostnaderna och komplexiteten för att upptäcka sjukdomar är antagandet av etikettfria tekniker, som får ökad dragkraft den senaste tiden. Dock, detta tillvägagångssätt kräver precisionsteknik av nanofunktioner (i ett detekteringschip), komplexa optiska inställningar, nya nanosonder (såsom grafenoxid, kolnanorör, och guldnanoroder) eller ytterligare förstärkningssteg såsom aggregering av nanopartiklar för att uppnå känslig detektion av biomarkörer.

"Vår uppfinning är ett exempel på störande diagnostik. Detta lilla biochip kan känsligt detektera proteiner och nanostorlekade polymervesiklar med en koncentration så låg som 10ng/ml (150 pM) respektive 3,75μg/ml. Det har också ett mycket litet fotavtryck , väger endast 500 mg och är 6 mm³ stor. Detektering kan utföras med standardmikroskop i laboratorier, vilket gör detta tillvägagångssätt mycket attraktivt för användning inom vårddiagnostik, "förklarade professor Zhang.

Hans lag, bestående av Dr. Kerwin Kwek Zeming och två NUS Ph.D. studenter Thoriq Salafi och Swati Shikha, publicerade sina fynd i vetenskaplig tidskrift Naturkommunikation den 28 mars 2018.

Ny metod för diagnos av sjukdomar

Detta nya fluorescerande etikettfria tillvägagångssätt använder sidoförskjutningarna i positionen för mikropärlsubstratet i pelaruppsättningar, för kvantifiering av biomolekylerna, baserat på förändringen i ytkrafter och storlek, utan behov av någon extern utrustning. På grund av användningen av sidoförskjutning, nano-biomolekylerna kan detekteras i realtid och detekteringen är betydligt snabbare jämfört med fluorescerande etikettbaserad detektion.

"Dessa tekniker kan också utökas till många andra typer av nano-biomolekyler, inklusive nukleinsyra och virusdetektering. För att komplettera denna chipteknologi, Vi utvecklar också ett bärbart smartphonebaserat tillbehör och mikrofluidpump för att göra hela detektionsplattformen bärbar för diagnostik av laboratoriesjukdomar utanför laboratoriet. Vi hoppas kunna vidareutveckla denna teknik för kommersialisering, "sade professor Zhang.