מכשיר כף יד חדש מבטיח אבחון דם מהיר

חולים שהולכים לרופא כדי לספק דגימת דם מתמודדים בדרך כלל עם מחט ומזרק ושעות או ימים של המתנה כדי לקבל תוצאות בחזרה ממעבדה.

חוקרי אוניברסיטת קולורדו בולדר מקווים לשנות את זה עם מערכת אבחון חדשה מבוססת קול כף יד המסוגלת לספק תוצאות מדויקות תוך שעה עם דקירת דם בלבד.

הצוות מתאר את המערכת במאמר חדש שפורסם ב-16 באוקטובר בכתב העת "המדע מתקדם".

פיתחנו טכנולוגיה מאוד ידידותית למשתמש, ניתנת לפריסה במסגרות שונות ולספק מידע אבחוני בעל ערך בפרק זמן קצר".

וויאט שילדס, סופר בכיר, עוזר פרופסור במחלקה להנדסה כימית וביולוגית באוניברסיטת קולורדו בולדר

הממצאים מגיעים בזמן שמדענים מיהרו לדמוקרטיזציה של בדיקות אבחון, אשר יכול להיות קשה לגשת לאנשים באזורים כפריים או במדינות מתפתחות, ובמקרה של בדיקות דם, מפחיד את אלה שסולדות ממחטים.

בעוד שבדיקות מהירות קיימות כמו בדיקות COVID או בדיקות הריון יכולות לספק "כן" או "לא" מהיר לגבי האם קיים סמן ביולוגי ספציפי בדם או בשתן, הן בדרך כלל לא יכולות לומר כמה, והן אינן רגישות מספיק כדי לזהות כמויות קטנות מאוד.

בינתיים, תקן הזהב לבדיקות דם קליניות הוא רגיש מאוד ויכול לזהות סמנים ביולוגיים נדירים או נדירים, אך הוא דורש ציוד יקר וטכניקות מורכבות ויכול לקחת ימים עד שהמטופלים מקבלים תוצאות.

המחברים מודים שקיימת ספקנות בתחום הביוסנסינג מאז נפילתה של חברת בדיקות הדם Theranos Inc., שהבטיחה ב-2015 לזהות מאות סמנים ביולוגיים עם טיפת דם. ההמצאה שלהם עובדת אחרת, הם אמרו, ובניגוד לסטארט-אפ שעזב כעת, היא מבוססת על ניסויים שיטתיים ומחקר שנערך בביקורת עמיתים.

"למרות שמה שהם טענו לעשות אינו אפשרי כרגע, הרבה חוקרים מקווים שמשהו דומה יהיה אפשרי יום אחד", אמר הסופר הראשי קופר ת'ום, מועמד לדוקטורט במחלקה. "עבודה זו יכולה להיות צעד לקראת המטרה הזו – אבל כזו שמגובה במדע שכל אחד יכול לגשת אליו."

אבחון קול

Shields ו-Thome יצאו לפתח כלי שהוא בו זמנית רגיש, נייד מאוד וקל לשימוש.

המרכיבים הסודיים שלהם: חלקיקים זעירים שהם מכנים חלקיקי "ניגודיות אקוסטית פונקציונלית" (fNACPs) ומכשיר בנוי בהתאמה אישית או "פיפטה אקוסטית" המעביר גלי קול לדגימות הדם שבתוכם.

Thome עיצב את ה-fNACPs (בעצם כדורי גומי בגודל תא) כדי להיות מותאמים אישית עם ציפויים פונקציונליים כך שהם מזהים וללכוד סמן ביולוגי ייעודי, כגון וירוס מדבק או חלבון. החלקיקים גם מגיבים ללחץ מגלי קול בצורה שונה מתאי דם. הפיפטה האקוסטית רותמת את התגובה הייחודית הזו.

"אנחנו בעצם משתמשים בגלי קול כדי לתמרן חלקיקים כדי לבודד אותם במהירות מנפח ממש קטן של נוזל", אמר ת'ום. "זו דרך חדשה לגמרי למדידת סמנים ביולוגיים בדם."

כאשר מערבבים כמות קטנה של דם עם החלקיקים המותאמים אישית ומניחים בתוך הפיפטה, גלי קול מאלצים את החלקיקים לצד של תא, שם הם נלכדים בפנים בזמן ששאר הדם נשטף החוצה.

הסמנים הביולוגיים הנותרים, המחוברים לחלקיקים, מסומנים עם תגי פלורסנט ופוגעים בלייזרים כדי לקבוע את הכמות הקיימת.

כל זה קורה תוך פחות מ-70 דקות בתוך מכשיר שיכול להיכנס לכף היד.

"במאמר שלנו, אנו מדגימים שמערכת פיפטה וחלקיקים זו יכולה להציע את אותה רגישות וספציפיות כמו בדיקה קלינית בתקן זהב, אבל בתוך מכשיר שמפשט באופן קיצוני את זרימות העבודה", אמר שילדס. "זה נותן לנו את הפוטנציאל לבצע אבחון דם ממש ליד מיטת החולה".

זה יכול להיות שימושי במיוחד להערכת לא רק אם למטופל יש מחלה זיהומית, אלא גם מה העומס הנגיפי שלו וכמה מהר הוא גדל. המכשיר יכול גם למלא תפקיד במדידת נוגדנים כדי לקבוע אם מישהו זקוק לזריקת דחף או לא, בדיקת אלרגיות או זיהוי חלבונים הקשורים לסוגי סרטן מסוימים.

המחקר הוא הוכחה לקונספציה, ויש צורך במחקר נוסף לפני שניתן יהיה למסחר את המכשיר. המחברים הגישו בקשה לפטנטים ובוחנים דרכים לגרום לטכנולוגיה לעבוד עבור מספר מטופלים בבת אחת או לבדוק סמנים ביולוגיים מרובים בו זמנית.

"אנחנו חושבים שיש לזה הרבה פוטנציאל להתמודד עם כמה מהאתגרים ארוכי השנים שהגיעו מהצורך לקחת דגימת דם ממטופל, לגרור אותה למעבדה ולחכות כדי לקבל את התוצאות בחזרה", אמר שילדס.