ניטור מדויק של CD4+ ספירת תאי T חיונית להערכת בריאות החיסון וטיפול בהנחיית אנשים החיים עם נגיף הכשל החיסוני האנושי (HIV). עם זאת, כלים קונבנציונליים כמו ציטומטריה של זרימה, אף שהם יעילים ביותר, הם יקרים, מורכבים ומתאמנים לשימוש נרחב באזורים מרוחקים או מוגבלים במשאבים. אלטרנטיבות ניידות רבות נותרות מוגבלות על ידי רגישות נמוכה, טיפול במדגם מורכב או עלויות תפעול גבוהות. מערכות אופטיות מבוססות פלואורסצנטיות, אם כי מתקדמות, מרכיבות עוד יותר סוגיות אלה עם צרכי התחזוקה והציוד שלהן. בשל מגבלות אלה, יש צורך דחוף בפלטפורמות אבחון חסכוניות ועצמאות שניתן לפרוס ישירות בנקודת הטיפול כדי להבטיח ניטור HIV בזמן.
במאמץ שיתופי, חוקרים מאוניברסיטת באת 'ובאוניברסיטה טכנולוגית נניאנג פיתחו ביו -סנסור אלקטרוכימי מיקרו -פלואידי משולב לגילוי CD4+ תאי T. הממצאים שלהם (doi: 10.1038/s41378-025-00893-8), פורסם ב- 9 באפריל 2025, ב MicroSystems & nanoengineeringמציג את השבב מבוסס Polydimethylsiloxane (PDMS) עם אלקטרודות זהב המשתמשות בחישה מבוססת עכבה ללא תוויות. המכשיר מותאם להגדרות עם משאבים נמוכים, המכשיר מאפשר למזער את שלבי הטיפול ולפישוט עיבוד הדגימה, ומספק תוצאות בספים הרלוונטיים קלינית. פריצת דרך זו מסמנת התקדמות חשובה לקראת הפעלת אבחון HIV בזמן אמת מחוץ למעבדות קונבנציונאליות.
בבסיס המכשיר נמצא שבב מיקרו-פלואידי המוטבע באלקטרודות זהב, המאפשר הן לתהליכי התפקוד והן לתהליכי הגילוי על השבב. נוגדנים נגד CD4 מופעלים באמצעות חד-שכבתיים שהורכבו על ידי עצמם, ומבטיחים כריכה ספציפית של תאי יעד. הטווח הדינאמי הרחב של החיישן לוכד CD4 מחוסן ובריא כאחד+ רמות, עם מגבלת גילוי שיכולה לזהות מחסור חיסוני מתקדם. בהשוואה למערכות ספסל מסורתיות, העיצוב המיקרו-פלואידי מקטין משמעותית את השונות והעבודה הכדורית, ומשפר את ההתרבות והופך את המכשיר להתאים היטב לאוטומציה. בדיקות ספציפיות הראו הפרעות זניחות ממונוציטים, נויטרופילים וחלבוני סרום נפוצים. ניתן לזווג את החיישן גם עם שבב שבר של זרימת דיקן להפרדת תאים במעלה הזרם, ומאפשר מערכת מודולרית לחלוטין המשלבת בידוד, לכידת תאים, וספירה-הכל במכשיר יחיד.
המטרה שלנו הייתה לפתח כלי אבחון ידידותי למשתמש ובמחיר סביר שיכול להאריך ניטור HIV באיכות גבוהה מעבר למעבדות ריכוזיות. על ידי שילוב חישה אלקטרוכימית עם מיקרו-פלואידיקה, יצרנו פלטפורמה שהיא לא רק מדויקת ורגישה, אלא גם ניתנת להרחבה ותואמת לשימוש נקודת טיפול. לטכנולוגיה זו יש פוטנציאל לדמוקרטיזציה של הגישה לאבחון HIV, במיוחד באזורים עם תשתיות רפואיות מוגבלות. "
פרופסור פדרו אסטלה, המחבר המקביל של המחקר
במבט קדימה, חיישן ביולוגי מיקרו-פלואידי זה יכול לשמש כלי טרנספורמטיבי לניהול HIV באזורים תחתים, ולהחליף מכשירי מעבדה מגושמים בחלופות ניידות המונעות על סוללות. העיצוב הגמיש שלה תומך בשילוב של עיבוד מדגם אוטומטי וגילוי מרובה של סמני חיסון או פתוגנים אחרים. שלבי הפיתוח הבאים יכללו שילוב שבב ה- DFF לבדיקת דם מלא, אימות קליני ושכלול ממשקי משתמש לפריסת שדה. בסופו של דבר, טכנולוגיה זו עשויה להוביל לפלטפורמות חזקות של נקודת טיפול התומכות באבחון מוקדם, לחזק את ניטור הטיפול ולקדם את אספקת הבריאות השוויונית במאמצי בקרת HIV גלובליים.
