אי ספיקת לב היא גורם מוות מוביל ברחבי העולם והיא קטלנית במיוחד עבור אנשים שאין להם גישה למתקנים רפואיים. אז, צוות חוקרים שואף להביא בדיקת אי ספיקת לב מהמעבדה לבית. אב הטיפוס הביו-כימי האלקטרוכימי שלהם, הדומה לבדיקת זרימה לרוחב שקוף עבור COVID-19, יכול למדוד רמות של שני סמנים ביולוגיים לאי ספיקת לב תוך 15 דקות בלבד מתוך טיפת רוק בלבד.
טריי פיטמן, סטודנט לתואר שני באוניברסיטת קולורדו סטייט, יציג את המחקר של הצוות שלו במפגש הסתיו של האגודה האמריקאית לכימיה (ACS). ACS סתיו 2024 הוא מפגש היברידי המתקיים באופן וירטואלי ובאופן אישי 18-22 באוגוסט; הוא כולל כ-10,000 מצגות במגוון נושאים מדעיים.
המכשיר שלנו יהיה אידיאלי עבור אנשים שנמצאים בסיכון גבוה לאי ספיקת לב אך יש להם גישה מוגבלת לבית חולים או למעבדה מרכזית. העבודה על הפרויקט הזה כדי לטפל בפערים בריאותיים באזורים כפריים ובאזורים בעלי משאבים נמוכים באמת משפיעה עליי כי אני ממיסיסיפי, שיש לה את אחד משיעורי התמותה הגבוהים מאי ספיקת לב בארצות הברית."
טריי פיטמן, סטודנט לתואר שני באוניברסיטת קולורדו סטייט
אי ספיקת לב מתייחסת לשריר לב מוחלש שאינו יכול לשאוב מספיק דם מחומצן דרך הגוף. תקן הזהב הנוכחי לבדיקת אי ספיקת לב הוא בדיקת דם שניתנת פעמיים בשנה על ידי איש מקצוע בתחום הבריאות המודדת רמות של פפטיד נטריאורטי מסוג B (BNP), חלבון המצביע על כך שהלב עובד קשה מדי.
עם זאת, פיתוחים חדשים במכשירי נקודת טיפול עשויים ליישר את מגרש המשחקים הפתולוגי של שירותי הבריאות עם בדיקות רוק פשוטות בבית. בדיקה כזו לאי ספיקת לב יכולה להתבצע על ידי אדם כדי לבדוק את המצב הבריאותי כל כמה שבועות במקום כל שישה חודשים, מציע פיטמן. עד כה, השימוש הנרחב בבדיקות רוק ניידות לבריאות הלב הוגבל על ידי טכניקות ייצור מסובכות והיעדר נתונים רלוונטיים מעבר לנוכחות או היעדרו של סמן ביולוגי יחיד.
פיטמן ועמיתיו לקחו על עצמם את האתגרים הללו ויש להם תוצאות מבטיחות לחלוק לגבי אב טיפוס ביו-חיישן אינטואיטיבי בעלות נמוכה, שהם מכנים ניסוי חיסוני מונע נימי אלקטרוכימי (eCaDI). הקבוצה של צ'ארלס הנרי באוניברסיטת קולורדו סטייט שילבה שניים מהחידושים הקודמים שלהם כדי ליצור את פלטפורמת הבדיקה הניידת: מכשיר מיקרופלואידי רוק וחיישן ביולוגי לחלבוני סמנים ביולוגיים Galectin-3 ו-S100A7. הקבוצה של משתפת הפעולה Chamindie Punyadeera באוניברסיטת גריפית' באוסטרליה, כימתה רמות של Galectin-3 ו-S100A7 ברוק המתואמות לתוצאות של אי ספיקת לב.
אי ספיקת לב eCaDI מורכבת מחמש שכבות -; כמו קלאב סנדוויץ': שלוש שכבות של פלסטיק שקוף וגמיש המוחזקות יחד עם שכבות מתחלפות של דבק דו צדדי.
- בשכבת הפלסטיק העליונה יש חורים זעירים וקדוחים להעמסת דגימת הרוק.
- בשכבת הפלסטיק האמצעית יש תעלות חתוכות בלייזר עם ריבועי נייר סופג בקצה השואבים רוק מאתר הטעינה דרך התעלות.
- בין שכבות הפלסטיק החיצוניות נמצאות רפידות ריאגנטים מסיבי זכוכית המכילות תרכובות המגיבות עם הרוק ומודדות את גלקטין-3 ו-S100A7 כאשר זרם חשמלי מופעל על המכשיר.
- בשכבה התחתונה של הפלסטיק מודפסות מסך אלקטרודות דיו פחמן על פני השטח שלה.
- שתי אלקטרודות, המופעלות על ידי מהדקים זעירים מחווטים ממקור חיצוני הנקרא פוטנטיוסטט, מניעה את התגובה הכימית המתרחשת על רפידות המגיב.
"המכשירים קלים מאוד להרכבה", אומר פיטמן. "בתוך 20 עד 30 דקות בערך נוכל להכין חמש מהן". ה-eCaDI הוא לשימוש חד פעמי, והחוקרים מעריכים שכל אחד מהם עולה כ-3.00 דולר. הפוטנטיוסטט, מקור כוח קטן לשימוש חוזר, נמכר בכ-20 דולר.
בהדגמות, החוקרים הציגו דגימות רוק אנושיות סטנדרטיות עם רמות של שני הסמנים הביולוגיים המעידים על אי ספיקת לב. התוצאות שלהם הראו שה-eCaDI זיהה במדויק את כמויות ה-Galectin-3 ו-S100A7 ברוק. "הדגמות אלו הן צעד ראשון לקראת חיישן אלקטרוכימי חזק ולא פולשני לסמנים ביולוגיים של אי ספיקת לב", אומר פיטמן. בשלב הבא שלהם, הצוות יבדוק eCaDIs באוניברסיטת גריפית' בניסויים מחקריים בבני אדם עם אנשים בריאים ואלה עם אי ספיקת לב.
"עבודה זו עשויה לספק נקודת מוצא לפלטפורמות חדשות לבדיקת רוק למחלות אחרות", משתף פיטמן. "זו טכנולוגיה שלדעתי יכולה בסופו של דבר לעזור להרבה אנשים -; במיוחד לסובלים -; לחיות חיים ארוכים ובריאים יותר."
המחקר מומן על ידי המכון הלאומי לבריאות בארה"ב.
