I en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Lille, forfatterne giver en gennemgang af både mikro- og nanoskala-teknologier, der avancerede diagnosen virussygdomme.
Undersøgelse:Mikro- og nanoskala -teknologier til diagnose af virusinfektioner. Billedkredit:nito / Shutterstock.com
Diagnosen af virusinfektioner er i høj grad afhængig af evnen til at måle virale molekyler som oligonukleotider eller glycoproteiner i en biologisk prøve. Nogle af de konventionelle metoder, der bruges til at gøre dette, omfatter polymerasekædereaktion (PCR), fastfase-immunoassays (SPI'er), cellekultur, og immunfluorescens.
Selvom disse metoder er pålidelige og hurtige, de er ofte forbundet med flere begrænsninger, herunder relativt høje omkostninger, kompleksiteten af metoderne, behovet for uddannet personale til at udføre disse eksperimenter, og mangel på høj præcision. Disse fremgangsmåder er heller ikke i stand til at opdage omkring en tredjedel af respiratoriske virusinfektioner, viral gastroenteritis, og viral encephalitis.
Klart, der stadig er et behov for billige diagnostiske teknologier, der er praktiske, transportabel, pålidelig, nøjagtig, og give mulighed for point-of-care (POC) applikationer. Fremkomsten af mikro- og nanoskala teknologier har tilbudt en potentiel løsning på udfordringerne forbundet med de konventionelle metoder, der bruges til viral diagnose.
Nogle af de vigtigste fordele forbundet med mikro- og nanoskala teknologier omfatter miniaturisering, automatisering, praktisk, og brugervenlig natur. Disse teknologier anvender ofte billige mikrofluidiske kanaler med et højt forhold mellem overflade og volumen og minimale volumenbehov, hvilket reducerer forbruget af prøver og dyre reagenser. Mikro- og nanoskala-teknologier er omkostningseffektive løsninger, der er i stand til at opdage den enorme mangfoldighed af pattedyrvira, der vides at inficere mennesker.
Til dato, mikro- og nanoskala-teknologier er blevet brugt til at forbedre alle aspekter af virussygdommens diagnostiske processer. Dette omfatter prøveudtagning, prøvebehandling, anerkendelse, berigelse, opdagelsesmetoder.
Forskellige typer prøver opnået fra menneskekroppen kan bruges til at påvise virale molekyler til diagnoseformål. For de fleste laboratorieundersøgelser, disse prøver inkluderer spyt, sæd, urin, sputum, og afføring. Imidlertid, prøver kan også indsamles, når patienten gennemgår en kirurgisk procedure og/eller er under bedøvelse, som omfatter cerebrospinal, fostervand, snor, eller ledvæske.
Microneedle (MN) patch-baserede podepinde er blevet brugt i flere årtier til prøveudtagning. Nogle fordele forbundet med MN -patches inkluderer højt overfladeareal og evnen til at trænge dybt ind i huden, dermed muliggør effektiv fangst af vira. Faktisk, når den bruges til tidlig etiologisk diagnose af COVID-19, høje 'falsk negative resultat' -satser er undgået.
Flere forskellige typer udåndingsluftprøveudstyr til viral detektion er også blevet udviklet baseret på mikro- og nanoskala teknologier. Sammenlignet med tidligere udåndingsudstyr, der er meget ubehagelige, disse nye apparater er mere komfortable og kan derfor bruges til tidlig påvisning af respiratoriske virusinfektioner.
Blandt de forskellige mikro- og nanoskala-teknologier, der er blevet brugt til at fremme virale detektionsmetoder, indbefatter mikrofluidteknologier. Mikrofluid prøvebehandling kan hurtigt påvise virale patogener i et dynamisk miljø.
Lab-on-chip-teknologier, der er udstyret med mikrofluidiske systemer, har givet lovende resultater for deres anvendelighed ved diagnosticering af vira. Hver kanal på det mikrofluidiske system har en specifik funktion såsom prøveforberedelse, reagensblanding, eller detektion, hvilket muliggør integration af konventionelle detektionsmetoder i en miniaturiseret chip.
Nogle fordele forbundet med denne type diagnostisk udstyr omfatter minimale krav til prøvevolumen og alsidighed til både kliniske og personlige formål. Desuden, disse mikrofluidiske enheder er også i stand til at adskille alle uønskede molekyler fra målet af interesse, således at virus let kan detekteres i blod, spyt, nasopharyngeale vatpinde, eller urinprøver.
Da mange prøver vil have lave koncentrationer af vigtige biomarkører, der bruges til at understøtte diagnosen af en virus, nøjagtig og pålidelig anerkendelse og berigningsteknik er afgørende. Da vira er ekstremt små organismer, der kan være mellem 20 og 90 nanometer (nm) i størrelse, det er afgørende for, at anerkendelses- og berigelsesmetoder er i stand til at isolere, visualisere, og differentiering af disse små mikroorganismer fra andre molekyler i prøven.
Til denne ende, flere forskellige nanopartikler, herunder kvantepunkter, samt kulstofbaserede og metalliske nanopartikler, har været brugt til forskellige virale applikationer. I særdeleshed, funktionaliserede nanopartikler, der er konjugeret med biomolekyler som nukleinsyrer, antistoffer, eller proteiner har øget specificiteten af amplifikationsteknikker ved at registrere vira, selv ved meget lave koncentrationer.
Flere detektionsteknikker baseret på mikro- og nanoskala-teknologier er blevet udviklet for at forbedre følsomheden, omkostningseffektivitet, og brugervenlighed sammenlignet med konventionelle detektionsmetoder.
Nanopartikelbaserede teknikker, for eksempel, ofte anvender metalliske og ikke-metalliske nanopartikler som et resultat af deres anvendelighed til påvisning af infektionssygdomme. Nogle af de mest almindelige metalliske nanopartikler, der er blevet brugt til dette formål, omfatter guld, sølv, jernoxid, Zinkoxid, og titandioxid nanopartikler.
Flere mikrochipbaserede teknikker er også blevet anvendt til påvisning af vira. Optiske sensorer, elektroniske sensorer, elektromagnetisk, piezoelektriske biosensorer, og deoxyribonukleinsyre (DNA) mikroarrays biosensorer er nogle af de forskellige teknologier, der er blevet koblet til on-a-chip-platforme for at miniaturisere de diagnostiske metoder.
Nogle af de forskellige metoder, der er blevet anvendt til at producere brugervenlige og billige mikrofluidiske enheder, omfatter mikromaskinering, computer numerisk kontrolfræsning, blød litografi, og kuldioxid (CO 2 ) laserskæring.
To-dimensionelle (2D) og tredimensionelle (3D) udskrivningsmetoder er også blevet brugt til at fremskynde produktionen af forskellige virale diagnostiske enheder. Vigtigere, 3D -print kan kombineres med andre konventionelle fremstillingsmetoder, såsom bearbejdning, fræsning, og litografi, i et forsøg på at fremstille komplekse enheder.
Yderligere fremstillingsmetoder, der blev diskuteret af hensyn til deres anvendelighed ved fremstilling af mikro- og nanoskala-systemer til viraldiagnostiske formål, omfatter screentryk, xurografi, og printet printkort (PCB).
Samlet set, både mikro- og nanoteknologier spiller stadig flere roller i virale diagnostiske processer. Den kliniske validering og optimering af disse teknologier er stadig nødvendig for at fremme deres inkorporering i både forskning til kliniske anvendelser.
Usund tarmmikrobiom reducerer synaptisk beskæring af hjernen,
Fiskeslim kan være en potentiel kilde til antibiotika, finder undersøgelse
Organchip -teknologi forbedrer undersøgelsen af tarmen til personlig medicin
RNA -sekventering giver ny indsigt i mikrobiomet
Alkohol skader mikrobiomet i munden
Glycyrrhizinsyre som lægemiddelkandidat til COVID-19
Dysbiose i tarmmikrobiota kan forårsage alvorlig sekundær infektion hos COVID-19-patienter
En interessant undersøgelse ledet af forskere i USA har for nylig afsløret, at det mikrobielle samfund i tarmen er direkte påvirket af alvorligt akut respiratorisk syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2),
Tarmbakterielle ændringer påvirker lupusbehandlingsresultater i graviditet
Graviditetsforløbet, som ægte kærlighed, kører ikke altid glat, når du har lupus, kaldes korrekt systemisk lupus erythematosus (SLE). Denne autoimmune sygdom er en lejlighedsvis voldelig, undertiden d
Frygt ikke koloskopien
Rodkanaler og koloskopier har noget tilfælles - de frygter universelt generelt. Men inden for tandprocedurer og rutinemæssige nødvendige undersøgelser, henholdsvis, det er heller ikke en big deal. P