"Experter har nyligen uppskattat att USA behöver mer än tredubbla antalet dagliga COVID-19-test för att landet säkert ska kunna öppnas igen i mitten av maj, men de nuvarande pinnarna är komplicerade att göra, och producenter har helt enkelt inte förmågan att öka produktionen till den nivån på så kort tid, "sade Richard Novak, Ph.D., en Senior Staff Engineer vid Wyss Institute som har lett det multiinstitutionella arbetet med att utveckla en helt formsprutad pinne, samarbetar med Wyss Institutes grundande chef Donald Ingber, M.D., Ph.D. "Dessa nya pinnar kan hjälpa till att möta det kritiska behovet av att samla prover, både för att diagnostisera patienter och för att studera själva viruset så att behandlingar och ett vaccin kan hittas tidigare. "
Projektet började för drygt en månad sedan när kliniker-forskare vid Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) tog kontakt med Ingber och bad om hjälp för att lösa sjukhusets pinnbrist när COVID-19-pandemin blommade. Ingber, Novak, och ett team av Wyss-forskare gick med i det tvärvetenskapliga arbetet, snabbt inser att de inte bara kunde designa en pinneersättning, Wyss -institutets unika position vid skärningspunkten mellan akademi och industri innebar att det kunde samla kliniker som behövde pinnar, forskare som utvecklade dem, och tillverkare som snabbt kunde tillverka dem till låg kostnad, effektivisera processen för att få pinnarna i händerna på läkare och sjuksköterskor så snabbt som möjligt.
Wyss Institute -webbplatsen på Longwood -campus är fysiskt ansluten till Beth Israel Deaconess Medical Center, så det är vettigt att de skulle tänka på Wyss Institute som en innovationspartner med förmågan att lösa denna typ av öppna problem. Vi var i färd med att ta reda på hur vi skulle flytta vår personal till att arbeta på distans samtidigt som vi startade nya COVID-19-relaterade forskningsinsatser vid institutet; men bristen på pinnar är ett så angeläget problem att beslutet att hjälpa till att lösa det var en no-brainer. "
Donald Ingber, M.D., Ph.D., Wyss Institutes grundande chef, Judah Folkman professor i vaskulär biologi vid Harvard Medical School och Boston Children's Hospital, och professor i bioingenjör vid Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS)
De nasofaryngeala pinnarna som har använts på sjukhus i mer än 50 år består av två delar:ett formsprutat plasthandtag och en absorberande spets av ett mjukt material som bomull, polyester, eller flockad nylon. Varje pinne tillverkas i en flerstegsprocess, sedan monterad, steriliserad, och förpackade, som alla kräver betydande tid och kostnader. Som en del av det övergripande arbetet med att skapa ett mer strömlinjeformat alternativ, andra team har utnyttjat 3D -utskrift för att möta denna utmaning, vilket har lett till några användbara kortsiktiga lösningar. Dock, 3D -utskrift är för närvarande kostsamt och kan endast utföras i stor skala av ett begränsat antal leverantörer. Wyss -teamet bestämde sig för att skapa en ny design som kunde tillverkas med formsprutning snarare än 3D -utskrift, eftersom formsprutning är snabbare, billigare, och används rutinmässigt av ett brett utbud av erfarna tillverkare av medicintekniska produkter över hela världen.
"Vi har i huvudsak varit tvungna att bygga ett medicinteknikföretag från grunden för att vi försöker skapa en ny produkt, visa att det fungerar, och skicka den till kunder som behöver det snabbt, och för att göra det, du måste räkna ut produktionen, tillverkning, förpackning, kvalitetskontroll, kliniska tester, etc., "sa Novak. Förutom Novak och Ingber, Wyss -teamet innehåller medlemmar från hela institutet som har bidragit med sina olika färdigheter för att ta itu med olika aspekter av projektet, inklusive Dave Perry, Ramsés Martínez, Isabel Chico-Calero, Adama Sesay, Pawan Jolly, och Jenny Tam.
I mitten av mars, Ramy Arnaout, M.D., Ph.D. och James Kirby, M.D., som leder laboratoriet för klinisk mikrobiologi vid BIDMC, började samarbeta med Wyss -teamet, som utvecklat och testat nya pusseldesigner som de 3D -skrivit ut och visade varandra via videosamtal och e -post, eftersom sociala distansåtgärder hindrade dem från att fysiskt arbeta i samma utrymme. Över upprepade försök, de bestämde sig så småningom för en design med en flexibel, honungsdoppliknande spets som kan formsprutas. Wyss-teamet har nu skickat prototypformsprutade pinnar producerade av Proto Labs till åtta sjukhus och vårdcentraler för preklinisk testning, där läkare utvärderar pinnarnas prestanda på olika fronter, inklusive deras komfort och användarvänlighet, samt deras förmåga att samla ett tillräckligt stort prov med detekterbara mängder viralt RNA.
Denna vecka, pinnarna testas på människor som kommer att få en normal pinne i ena näsborren och en prototyp av den Wyss-designade pinnen i den andra. Om de nya pinnarna kan samla ett prov som innehåller detekterbar genetisk information samtidigt som de är lika lättanvända och bekväma som de befintliga pinnarna, IPB kommer att öka produktionen av den slutliga formsprutade designen, som kommer att användas i framtida kliniska prövningar och, laget hoppas, bli allmänt antagen av det medicinska samfundet för att testa patienter för COVID-19.
"Hastigheten med allt detta sker är otroligt - det är alltid en utmaning att effektivt designa en ny produkt även inom en standard tidsram, och pandemin har medfört utmaningar som måste lösas på veckor, Jämna dagar, som har påmint oss hur väl vi kan anpassa oss till oväntade situationer, "sa Martínez, en forskningsassistent som har arbetat med design och iteration av Wyss prototyppinnar. "Förutom att hantera det omedelbara behovet av pinnar, vi tror att den nya designen kan ha hållbar användning utöver pandemin eftersom tillverkningsprocessen är billigare och mer strömlinjeformad, gör det livskraftigt i ekonomier utanför USA och förhoppningsvis förhindra att en sådan brist uppstår i framtiden. "
Från början av projektet, teamet har åtagit sig att se till att deras pinnar är tillgängliga för sjukhus och forskningsanläggningar runt om i landet för att påskynda tester, och är en del av Mass General Brigham Center for COVID Innovation som inkluderar medlemmar från majoriteten av sjukhusen i större Boston -området. Centrets Swab Working Group träffas regelbundet via videokonferens för att uppdatera varandra om deras framsteg och behov, och har gjort sina mönster och prototyper fritt tillgängliga via GitHub. Gruppen underlättar också samtal med tillverkningspartners för att samordna produktionen, förpackning, och leverans av pinnarna till sjukhus och testcenter, inklusive lokala företag i Massachusetts och New Hampshire.
"Jag har verkligen blivit imponerad av hur alla dessa sjukhus och företag samarbetar med varandra - det visar att de inblandade verkligen investerar i att utveckla lösningar för att rädda liv under denna kris, på vilket sätt de kan, "sa Perry, en personalingenjör på Wyss Institute som arbetar med förpacknings- och steriliseringslösningar för pinnarna.
Att nå ut och göra anslutningar över miles och tidszoner är det som har gjort det möjligt för veckans försök att äga rum på SUNY Downstate i New York City och TGens Pathogen and Microbiome Division, TGen North, i Arizona. TGen North Clinical Laboratory testar de nya Wyss-pinnarna sida vid sida mot befintliga pinnar på volontärer från sina forskningslaboratorier, och behandlar också COVID-19-test för flera län och stamnationer i norra Arizona.
"Vi har märkt att den största flaskhalsen hos kliniker som skickar prover till oss är att de inte har några pinnar. och är restorderade hos alla större tillverkare, "sa Tim McDaniel, Ph.D., Senior Vice President of Emerging Opportunities på TGen. "Att ha ytterligare tillverkare med förmåga att producera pinnar i massiv skala kommer att vara en stor fördel för medicinska grupper runt om i landet, och vi är stolta över att hjälpa till att utvärdera Wyss -pinnarna för att främja denna insats. "
På SUNY Downstate, pinnarna används tillsammans med befintliga pinnar för att samla in prover från vårdpersonal i nödsituationer, intensivvård, och slutenvårdsavdelningar som en del av en liten prövning för att avgöra om personer som är smittade med coronaviruset men inte visar symtom fortfarande kan överföra viruset till andra. Sjukhusets avdelning för patologi samarbetar också med Wyss Institute om planer för en större klinisk prövning för att utvärdera pinnens prestanda baserat på data från den pågående prövningen.
"En av silverfodren för denna pandemi är att den verkligen har galvaniserat institutioner för att nå ut till varandra och arbeta med att lösa gemensamma problem tillsammans, "sa Noriyuki Murakami, M.D., en klinisk biträdande professor i Downstates medicinska avdelning och en akademisk sjukhusvårdare som övervakar invånarna vid University Hospital i Brooklyn. "Det här är första gången vi har samarbetat med Wyss Institute, och det har varit en bra utveckling för SUNY Downstate - vi hoppas att denna trend fortsätter även med andra institutioner. "
Ingber tillade, "lösningen på denna kris kommer från svar från forskare, ingenjörer, och kliniker som arbetar individuellt och tillsammans i hela världen. Vi på Wyss Institute är stolta över att få vara en del av lösningen; det är just därför som institutet skapades i första hand. "
Forskare manipulerar bakteriearter i tarmen med hjälp av diet
Parkinsons sjukdom kan förebyggas av tarmmikrober
Flagga potentiella molekylära prediktorer för svar på biologiska terapier vid ulcerös kolit
Bestämning av syranutraliserande kapacitet för OTC-antacida
Allergier kopplade till högre skräpmatkonsumtion,
Nytt verktyg för att dechiffrera tarmmikrobiomet
Tarmbakterier kan förutsäga risken för pulmonell hypertoni
Ett team av forskare har funnit att mikrofloran av bakterier i människans tarm kan bidra till utvecklingen av pulmonell arteriell hypertoni (PAH). Studien med titeln, Ändrad tarmmikrobiomprofil hos pa
Forskare gör blod av typ A till universell typ O,
eventuellt fördubbla blodtransfusionslagren Forskare vid University of British Columbia har hittat ett potentiellt sätt att förvandla typ A -blod till universellt typ O -blod, en utveckling som kan ö
Växtfoder kan överföra antibiotikaresistenta superbugs till människor
Forskare från University of Southern California (USC) vid det årliga mötet i American Society for Microbiology har avslöjat att växtfoder kan överföra antibiotikaresistens till tarmmikrobiomet. Att