Nové mikrofluidické zařízení přináší dostupné testování ledvin do bodu péče

Chronické onemocnění ledvin (CKD) postihuje více než 800 milionů lidí po celém světě a je často diagnostikována příliš pozdě na efektivní zásah. Včasná detekce závisí na přesném měření biomarkerů, jako je kreatinin a poměr albumin k kreatininu v moči (UACR). Zatímco testování moči je neinvazivní a informativní, standardní metody jsou časově náročné, nákladné a vyžadují specializovaná zařízení. Existující zařízení pro péči nabízejí pohodlí, ale pro mnoho uživatelů zůstávají neúměrně drahé nebo technicky složité. Proto existuje naléhavá potřeba robustní, cenově dostupné a snadno použitelné platformy pro měření kreatininu moči s klinickou přesností. Kvůli těmto výzvám jsou zapotřebí nové přístupy k vývoji dostupných diagnostických nástrojů pro screening a monitorování CKD.

Vědci z University of Manitoba ve spolupráci s klinickými a inženýrskými partnery vyvinuli levné a pasivní mikrofluidní zařízení pro testování kreatininu v moči. Publikováno (DOI: 10.1038/S41378-025-00880-Z) 2. dubna 2025, v in v Microsystems & NanoengineeringStudie podrobně popisuje návrh, výrobu a ověření „čipu UCR“. Toto zařízení používá reakci Jaffe založenou na barvě a systém vyváženého tlaku k poskytování rychlých a stabilních měření. Odstraněním potřeby externích čerpadel nebo elektřiny UCR-CHIP připravuje cestu pro dostupné testování funkcí ledvin.

UCR-CHIP integruje dvě klíčové inovace: průtokový systém kompenzace tlaku 2-fáze (2-PPC) a mikrofluidní kanálovou síť navrženou pro přesný poměr míchání 1: 5 mezi močí a činidlem. Toto nastavení zajišťuje konzistentní chemické reakce a rychlou stabilizaci kolorimetrického signálu. Pomocí Jaffeovy reakce, která produkuje oranžový komplex, když kreatinin interaguje s kyselinou pictorovou v alkalických podmínkách, umožňuje čip kvantifikovatelné optické hodnoty prostřednictvím mikroskopické platformy USB. Stabilizace signálu je dosažena do 7 minut a čip udržuje stabilitu detekce po dobu více než 30 minut-významné zlepšení oproti konvenčním testům. Technická validace prokázala dynamický rozsah lineární detekce až do 40 mm a nízký detekční limit 0,521 mm, pokrývající plný klinický rozsah. Ve srovnání s komerčními systémy péče o uCR vykazoval čip UCR srovnatelnou nebo lepší přesnost a menší rušení z umělých matic moči. Optimalizované okno pro pozorování čoček s přepínačem toku navíc zvyšuje uniformitu signálu a zkracuje dobu náplně. Zařízení je vyrobeno pomocí litografie suchého filmu pro vysokou přesnost a je škálovatelné a reprodukovatelné. Díky těmto funkcím činí čip UCR atraktivní platformou pro přenosnou diagnostiku.

Naším cílem bylo vytvořit diagnostický nástroj, který je stejně snadno použitelný jako glukózový testovací pás, ale s přesností laboratorního kreatininového testu. Čip UCR se setkává, které potřebují kombinací mikrofluidní přesnosti s uživatelsky přívětivým designem. Má potenciál transformovat to, jak detekujeme a řídíme onemocnění ledvin, zejména v prostředí nedostatečně zdroje. “

Dr. Francis Lin, autor co-senior

Dr. Lin zdůraznil dostupnost a škálovatelnost zařízení jako klíčové výhody rozsáhlého nasazení veřejného zdraví.

Kromě screeningu CKD nabízí čip UCR širší platformu pro monitorování zdraví v reálném čase v různých scénářích, od sportovní medicíny po péči o matku a testování drog. Vědci si představují integraci tohoto čipu s podobným mikrofluidním zařízením pro albumin moči pro simultánní měření UACR, což je klíčový marker pro poškození ledvin. Konstrukce se také hodí k budoucím upgradu pomocí enzymatických testů nebo detekce na bázi fluorescence pro zlepšenou specificitu. S jeho kompaktním, nízkonákladovým a bez elektřinou představuje čip UCR hlavní krok k spravedlivé diagnostice v oblasti péče přizpůsobené klinickému i domácímu prostředí.