מחלת כליות כרונית (CKD) פוגעת במעל 800 מיליון אנשים ברחבי העולם והיא מאובחנת לעתים קרובות מאוחר מדי להתערבות אפקטיבית. גילוי מוקדם תלוי במדידה מדויקת של סמנים ביולוגיים כמו קריאטינין ויחס אלבומין-לקריטנין בשתן (UACR). בעוד שבדיקת שתן אינה פולשנית ואינפורמטיבית, שיטות סטנדרטיות גוזלות זמן, יקרות ודורשות מתקנים מיוחדים. מכשירי נקודת טיפול קיימים מציעים נוחות אך נשארים יקרים או מורכבים מבחינה טכנית עבור משתמשים רבים. ככאלה, יש צורך דחוף בפלטפורמה חזקה, סבירה וקלה לשימוש למדידת קריאטינין בשתן בדיוק קליני. בשל אתגרים אלה, יש צורך בגישות חדשות כדי לפתח כלי אבחון נגישים להקרנה ומעקב של CKD.
חוקרים מאוניברסיטת מניטובה, בשיתוף עם שותפים קליניים והנדסיים, פיתחו מכשיר מיקרו-פלואידי בעלות נמוכה ופסיבית לבדיקת קריאטינין בשתן. פורסם (doi: 10.1038/s41378-025-00880-z) ב- 2 באפריל 2025, ב MicroSystems & nanoengineeringהמחקר מפרט את העיצוב, הייצור והאימות של "Chip UCR". מכשיר זה משתמש בתגובת יפה מבוססת צבע ובמערכת זרימה מאוזנת לחץ כדי לספק מדידות מהירות ויציבות. על ידי ביטול הצורך במשאבות חיצוניות או בחשמל, שבב ה- UCR סולל את הדרך לבדיקת תפקוד כליה מבוזרת ומבוזרת.
שבב ה- UCR משלב שני חידושים עיקריים: מערכת זרימה פסיבית של פיצוי לחץ דו-פאזי (2-PPC) ורשת ערוצים מיקרו-פלואידית המיועדת ליחס ערבוב מדויק של 1: 5 בין שתן למגיב. הגדרה זו מבטיחה תגובות כימיות עקביות וייצוב מהיר של האות הקולורימטרי. באמצעות תגובת JAFFE, המייצרת קומפלקס כתום כאשר קריאטינין מקיים אינטראקציה עם חומצה פיקרית בתנאים אלקליין, השבב מאפשר קריאות אופטיות ניתנות לכימות באמצעות פלטפורמת מיקרוסקופ USB. ייצוב האות מושג תוך 7 דקות, והשבב שומר על יציבות הגילוי במשך למעלה מ 30 דקות-שיפור משמעותי לעומת מבחנים קונבנציונליים. אימות טכני הדגים טווח גילוי לינארי דינאמי עד 40 מ"מ ומגבלת גילוי נמוכה של 0.521 מ"מ, המכסה את הטווח הקליני המלא. בהשוואה למערכות נקודת טיפול מסחריות, שבב ה- UCR הראה דיוק דומה או טוב יותר ופחות הפרעות ממטריצות שתן מלאכותיות. בנוסף, חלון התצפית העדשים המותאם עם סיבוב זרימה משפר את אחידות האות ומקצר את זמן המילוי. המכשיר מפואר באמצעות ליטוגרפיה של סרטים יבשים לדיוק גבוה, ומדרג ניתן להרחבה וניתן לשחזור. יחד, תכונות אלה הופכות את Chip UCR לפלטפורמה אטרקטיבית לאבחון נייד.
המטרה שלנו הייתה ליצור כלי אבחון קל לשימוש כמו רצועת בדיקת גלוקוז, אך ברמת הדיוק של ניסוי קריאטינין מבוסס מעבדה. שבב ה- UCR פוגש שצריך על ידי שילוב של דיוק מיקרו-פלואיד עם עיצוב ידידותי למשתמש. יש לו פוטנציאל לשנות את האופן בו אנו מגלים ומנהלים מחלות כליות, במיוחד במסגרות מתחת לשאבות. "
ד"ר פרנסיס לין, סופר סניור
ד"ר לין הדגיש את כדאיותו ומדרגיותו של המכשיר כיתרונות מרכזיים לפריסה רחבה לבריאות הציבור.
מעבר לבדיקת CKD, UCR-ChIP מציע פלטפורמה רחבה יותר לניטור בריאות בזמן אמת בתרחישים מגוונים, מרפואת ספורט ועד לטיפול אימהי ובדיקות סמים. החוקרים רואים את השילוב של שבב זה עם מכשיר מיקרו -פלואידי בשתן דומה למדידת UACR בו זמנית, סמן מכריע לנזק בכליות. העיצוב נואש גם לשדרוגים עתידיים באמצעות מבחני אנזימטיים או גילוי מבוסס פלואורסצנציה לשיפור הספציפיות. עם הפורמט הקומפקטי, העלות הנמוכה ונטולת החשמל, Chip UCR מייצג צעד משמעותי לעבר אבחון שוויוני, נקודת טיפול המותאמת לסביבות קליניות והן לבית.
