Att diagnostisera en sjukdom är ett avgörande första steg i vården. Dock, många regioner runt om i världen saknar den centraliserade infrastrukturen och utbildad personal för att utföra dessa tester. Detta leder till behovet av billiga testalternativ, som kan administreras på vårdplatsen. För att möta denna efterfrågan, lättlästa diagnostiska tester konstruerade av papper har utvecklats och implementerats för att bekämpa ett antal sjukdomar över hela världen och skapa en marknad för nästan 6 miljarder dollar. Dessa pappersbaserade tester, brukar kallas laterala flödesanalyser, upptäcka närvaron av specifika molekyler i ett prov såsom blod eller urin genom att inducera en färgförändring längs en "testlinje" som finns på pappersremsan, fungerar på samma sätt som de välkända graviditetstesten.

Även om sådana pappersbaserade tester har utvecklats för att upptäcka ett antal sjukdomsframkallande ämnen som malariaparasiter, HIV, och zikavirus, de kan inte på ett tillförlitligt sätt upptäcka flera typer av molekyler samtidigt, begränsa deras tillämpning till ett bredare spektrum av diagnostiska behov.

Forskare vid UCLA Samueli School of Engineering har skapat en ny pappersbaserad sensor som övervinner dessa begränsningar, öppnar dörren för nya diagnostiska tillämpningar. Resultaten från utvärderingen av denna nya billiga pappersbaserade sensor publicerades i Lab on a Chip , en tidskrift från Royal Society of Chemistry (UK).

Aydogan Ozcan, Kanslerns professor i elektro- och datorteknik och biträdande direktör för California NanoSystems Institute vid UCLA ledde forskningen i samarbete med professor Dino Di Carlo från UCLA Bioengineering Department, Professor Omai Garner, biträdande direktör för UCLA Clinical Microbiology Lab, och Dr. Hyou-Arm Joung, en senior forskarassistent vid UCLA Electrical &Computer Engineering Department.

Denna nya pappersbaserade sensor använder ett speciellt designat "avkänningsmembran" som innehåller dussintals individuella reaktionsfläckar, var och en kan upptäcka olika sjukdomsspecifika molekyler. Denna operation är möjlig genom implementeringen av en vertikal stapel av papper och vaxtryckta lager, noggrant konstruerad för att säkerställa att patientprovet, i detta fall bearbetat blod, interagerar jämnt med varje reaktionsfläck på det 1 cm x 1 cm pappersbaserade avkänningsmembranet. Därför, denna multi-detektionsdesign kan utföra mycket mer komplexa tester som behövs för t.ex. cancer, hjärt-kärlsjukdom, eller borrelia, bland andra, samtidigt som de fortfarande använder pappersmaterial till ett värde av 0,30 USD, tillsammans med enkla operationssteg som kan genomföras på under 20 minuter med minimal träning av användaren.

Viktigt, UCLA-teamet har också utvecklat en billig mobiltelefontillbehör, som används för att analysera de pappersbaserade testerna, snabbt rapportera resultaten tillbaka till användaren via en mobilapp.

"Denna nya multiplexade testplattform lovar att driva pappersbaserad diagnostik till nya och spännande områden eftersom den kan anpassas för ett antal olika diagnostiska mål, " sade Dr. Ozcan. "Faktiskt, vi har redan hittat en lovande möjlighet för diagnos av borrelia med vår multiplexerade pappersbaserade sensor."

Forskarna testade prestandan hos den nya pappersbaserade sensorn på humana blodserumprover som bekräftats vara Lyme-positiva, demonstrerar samtidig detektion av tre vanliga Lyme-specifika antikroppar, visar löfte som ett framtida diagnostiskt verktyg som kan ersätta den kostsamma utrustningen och utbildade tekniker som för närvarande behövs för att utföra de traditionella laboratorietester. Med borrelia blir allt vanligare i USA, den senaste uppfinningen av Ozcan och hans kollegor är ett viktigt steg mot att ta itu med detta växande hot mot folkhälsan.