Nové elektrochemické zařízení postupuje do diagnostiky HIV v místě péče

Přesné monitorování CD4⁺ Počty T buněk je zásadní pro hodnocení imunitního zdraví a vedení léčby u lidí žijících s virem lidské imunodeficience (HIV). Konvenční nástroje, jako je průtoková cytometrie, i když jsou vysoce efektivní, jsou drahé, složité a nevhodné pro rozšířené použití ve vzdálených nebo zdrojových oblastech. Mnoho přenosných alternativ zůstává omezeno nízkou citlivostí, složitým manipulací s vzorky nebo vysokými provozními náklady. Optické a fluorescenční systémy, i když pokročilé, dále spojují tyto problémy s jejich potřebami údržby a vybavení. Kvůli těmto omezením existuje naléhavá potřeba nákladově efektivních, samostatných diagnostických platforem, které lze nasadit přímo v okamžiku péče, aby se zajistilo včasné monitorování HIV.

Ve spolupráci vyvinuli vědci z University of Bath a Nanyang Technological University integrovaný mikrofluidní elektrochemický biosenzor pro detekci CD4⁺ T buňky. Jejich zjištění (doi: 10.1038/S41378-025-00893-8), zveřejněné 9. dubna 2025, v Microsystems & NanoengineeringPředstavte si čip založený na polydimethylsiloxanu (PDMS) se zlatými elektrodami, které používají snímání bez impedance. Přizpůsobeno pro nastavení nízkého zdroje, zařízení umožňuje minimalizovat kroky manipulace a zjednodušení zpracování vzorků a poskytuje výsledky v klinicky relevantních prahových hodnotách. Tento průlom představuje důležitý pokrok směrem k povolení diagnostiky HIV v reálném čase mimo konvenční laboratoře.

Jádrem zařízení je mikrofluidický čip zabudovaný se zlatými elektrodami, což umožňuje, aby se na čipu objevily jak funkcionalizační, tak detekční procesy. Anti-CD4 protilátky jsou imobilizovány pomocí samostatně sestavených monovrstvy, což zajišťuje specifickou vazbu cílových buněk. Široký dynamický rozsah senzoru zachycuje imunokompromitované i zdravé CD4⁺ hladiny s detekčním limitem, který může identifikovat pokročilou imunodeficienci. Ve srovnání s tradičními systémy na lavičce mikrofluidický design významně snižuje změnu a manuální práci, zlepšuje reprodukovatelnost a činí zařízení vhodný pro automatizaci. Testy specificity prokázaly zanedbatelné interference z monocytů, neutrofilů a běžných sérových proteinů. Senzor může být také spárován s frakcionačním čipem děkana pro separaci proti proudu buněk, což umožňuje plně modulární systém, který integruje izolaci, zachycení a výčty buněk na jedno zařízení.

Naším cílem bylo vyvinout uživatelsky přívětivý a dostupný diagnostický nástroj, který by mohl rozšířit vysoce kvalitní monitorování HIV nad rámec centralizovaných laboratoří. Kombinací elektrochemického snímání s mikrofluidikou jsme vytvořili platformu, která je nejen přesná a citlivá, ale také škálovatelná a kompatibilní s používáním point-of care. Tato technologie má potenciál demokratizovat přístup k diagnostice HIV, zejména v regionech s omezenou lékařskou infrastrukturou. “

Profesor Pedro Estrela, odpovídající autor studie

Při pohledu dopředu by tento mikrofluidní biosenzor mohl sloužit jako transformační nástroj pro řízení HIV v nedostatečně obsluhovaných oblastech a nahradit objemné laboratorní nástroje přenosnými alternativami napájenými baterii. Jeho flexibilní design podporuje integraci automatizovaného zpracování vzorků a multiplexované detekce jiných imunitních markerů nebo patogenů. Další vývojové fáze budou zahrnovat integraci DFF CHIP pro testování plné krve, klinické ověření a zdokonalování uživatelských rozhraní pro nasazení pole. Nakonec by tato technologie mohla vést k robustnímu platformě v oblasti péče, které podporují brzy diagnózaPosílit monitorování léčby a prosazovat spravedlivé poskytování zdravotní péče v globálním úsilí o kontrolu HIV.