Översikt över den robotiska APTamer-aktiverade elektrokemiska läsaren (RAPTER). en RAPTER -design. KAPITEL består av en potentiostat, bärbart gränssnitt, vätskehanteringsrobot med öppen källkod och plattan för avkänning av plattor med 96 brunnar. Kvantifieringen av LH-nivån uppnås genom att analysera de kinetiska förändringarna av elektronöverföring (utfrågade via kvadratvågs voltammetri (SWV)) vid bindning av LH under ett tre mikrodråd elektrodsystem som hålls i en 3D-tryckt hållare. b En serie prover kan laddas på plattformen med 96 brunnar, och mätprocessen kan automatiseras av den programmerbara vätskehanteringsroboten. Serumprover som samlats in från frekventa blodprovtagningar som analyserades med det immunokemiska testet (antikroppstest) användes som jämförelse med test RAPTER -prestanda vid mätning av LH -koncentration i humana kliniska prover. c Tidskursdata (LH-koncentrationer med 10 minuters intervall över 8 timmar) kan analyseras ytterligare av BSA för att identifiera pulsintervall (och deras sannolikhet) och för att klassificera patienter. Källdata tillhandahålls som en källdatafil. Kreditera: Naturkommunikation (2019). DOI:10.1038/s41467-019-08799-6
Teknologin, utvecklad av forskare vid Imperial College London och University of Hong Kong, kan användas för att mäta hormoner som påverkar fertiliteten, sexuell utveckling och menstruation snabbare och billigare än nuvarande metoder.
Arbetet, publicerad i Naturkommunikation , ägde rum på kemiavdelningen vid Imperial College London och School of Biomedical Sciences vid University of Hong Kong. Det testades hos patienter på Hammersmith Hospital, del av Imperial College Healthcare NHS Trust.
En tredjedel av kvinnorna i England lider av allvarliga reproduktionshälsoproblem som infertilitet och tidigt klimakterium. Läkare diagnostiserar vanligtvis dessa tillstånd genom att genomföra ett blodprov för att mäta mängden luteiniserande hormon (LH) i provet. Nuvarande blodprov kan inte enkelt mäta stigning och fall av LH-nivåer, vilket är avgörande för normal fertilitet-så kallade LH-pulsmönster som är kopplade till reproduktionsstörningar. Det är för närvarande inte möjligt att mäta LH -pulsmönster i klinisk miljö eftersom läkare måste ta ett blodprov från patienter var 10:e minut i minst åtta timmar. Dessutom, analysen av dessa prover är tidskrävande eftersom blodet måste skickas till ett laboratorium och testning är dyr.
Forskarna bakom rättegången har använt en ny biosensor kopplad till ett robotsystem, som de kallar Robotic APTamer-enabled Electrochemical Reader (RAPTER). Det har potential att förändra den kliniska vården för patienter med reproduktionsstörningar genom att övervaka patienternas hormonmönster i realtid. I studien, prototypen RAPTER -enheten användes för att mäta LH i blodet hos patienter som togs var tionde minut för att ge ett omedelbart resultat.
Teamet tror att det kan bana väg för mer personlig medicin. De hoppas att tekniken kan utvecklas för att ge kliniker en tydligare bild av LH -pulsatilitet och föreslå effektivare behandlingar utifrån individens behov.
Professor Waljit Dhillo, en av huvudförfattarna och NIHR -forskningsprofessorn i endokrinologi och metabolism vid Imperial College London, sa:
"Frågor om reproduktiv hälsa är vanliga bland kvinnor i Storbritannien och runt om i världen. Diagnos av några av dessa tillstånd kan vara långvarig och leda till förseningar i behandlingen. Reproduktionshälsoproblem kan också påverka kvinnors psykiska och fysiska välbefinnande. Det finns ett tydligt behov av nya och bättre sätt att diagnostisera dessa tillstånd snabbare. Vår teknik kommer att kunna ge kliniker en snabbare och mer exakt diagnos av hormonpulsatilitet som påverkar reproduktiv hälsa, vilket kan leda till bättre och mer riktade behandlingar för kvinnor. "
I studien, som ägde rum mellan 2015 och 2019, forskare använde RAPTERN för att mäta LH -pulsmönster från 441 blodprov av kvinnor som antingen hade normal reproduktiv funktion, var klimakteriet, eller hade hypotalamisk amenorré, ett tillstånd där en kvinnas menstruation slutar. Den storskaliga enheten gav sedan en omedelbar läsning.
Arbetar med forskare från universiteten i Bristol och Exeter, laget använde sedan en matematisk metod som kallas Bayesian Spectrum Analysis (BSA) för att ge en total poäng av LH -pulsnivåer. Resultaten jämfördes med nuvarande tester för att mäta LH -nivåer.
RAPTER -plattformen kunde upptäcka förändringar i LH -pulsmönster hos patienter med reproduktionsstörningar. Den kunde också skilja mellan olika patientkohorter för första gången med denna nya teknik. Till exempel, kvinnor med klimakteriet har höga LH -nivåer jämfört med friska fertila kvinnor med normala LH -nivåer, eller kvinnor med hypotalamisk amenorré som har låga LH -nivåer. Till skillnad från nuvarande metoder, testet är billigt och kan ge resultat direkt.
Teamet kommer nu att arbeta med att förfina tekniken för att skapa en mindre sensor som liknar en glukosövervakningsenhet som kan användas för att kontinuerligt spåra förändringar i LH -nivåer hos patienter på kliniken eller på distans och som kan vara tillgängliga inom de närmaste tre till fem åren.
Professor Tony Cass, en författare till studien från kemiavdelningen vid Imperial College London, sa:
"Vi har utvecklat teknik som kan mäta LH -pulsatilitet hos patienter snabbare och billigare än nuvarande metoder. Vi kommer nu att arbeta för att göra tekniken mer tillgänglig för kliniken genom att minska enhetens storlek, vilket kan revolutionera den kliniska vården för patienter med reproduktiva eller andra störningar. "
Dr Julian Tanner, en författare till studien från LKS Medicinska fakulteten vid University of Hong Kong, tillade att tekniken också kan utvecklas för att övervaka andra hormoner som kortisol. Han tillade:"Detektionsmetoden som vi har utvecklat för LH-avkänning är allmänt användbar för realtidsövervakning av alla typer av biomolekyler som relaterar till hälsa och välbefinnande. med ytterligare forskning kan denna teknik anpassas för implanterade sensorer som kan omvandla hälsoövervakning i alla möjliga sammanhang. "
