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普渡大学的研究人员正在开发一种综合医疗传感平台

2019-10-25
来源:互联网
关键词: 传感器 医疗电子

  普渡大学的研究人员正在开发一种综合生物传感平台,旨在比现有方法更快,更便宜地检测和监测蚊媒疾病,以帮助预防病毒爆发及其破坏性影响。

  Purdue材料工程教授Lia A Stanciu正在领导该技术的研究和开发。其他研究人员是材料工程和电气和计算工程教授Ernesto Marinero ; 和理查德库恩,生物科学教授兼系主任,普渡大学炎症,免疫学和传染病研究所所长。库恩还领导了第一个确定寨卡病毒结构的研究小组。

  “世界上有超过10亿人患有一种或多种被忽视的热带病(NTD)。这些疾病,如登革热,黄热病和西尼罗河病毒,被归类为NTDs,因为它们在很大程度上影响了发展中国家的贫困人口对于像北美和欧洲这样的发达大陆来说,这是一个低公共卫生优先事项,“Marinero说。“NTDs以及寨卡病毒是由蚊子和蜱等媒介传播的。气候变化和旅行增加导致这些类型的疾病在全球范围内稳定传播,这增加了对更好的监测和检测方法的需求帮助防止爆发。“

  Stanciu说,目前被忽视的热带病的检测方法通常耗时,昂贵且复杂。“检测病毒的实验室技术效率不高,需要患者去医院等待一段时间才能获得结果,这在发展中国家并不总是可行,”她说。“当人们意识到他们需要开始监测疾病时,往往为时已晚,并且已经出现爆发。我们希望我们的技术能够成为第一个检测和监测疾病的技术,以便采取预防措施来避免或减轻毁灭性爆发的影响。“

  

  Stanciu,Marinero和Kuhn开发了一种电流型生物传感器,利用特异性结合靶病毒DNA或RNA的功能化纳米粒子。当发生结合时,设备电阻发生变化,传感器采用这种变化来明确地检测病毒的存在。然后,传感器可以确定血液或蚊子样本是否具有病毒以及存在多少病毒。传感器依赖于仅响应要检测的预期病毒的代理。

  “我们在我们的实验室规模的传感器上使用了蚊子样本,我们已经能够检测出对低浓度病毒具有高敏感性的病毒,”Stanciu说。“我们对登革热和寨卡病毒特别感兴趣,因为它们传播这两种疾病是同一种蚊子,因此我们的技术能够使用同一平台快速检测出其中一种疾病。”Marinero说,他们计划进一步开发设备的方式有很多种。

  “我们的首要目标是提供一种易于使用的护理点,可能是个人设备。这将使人们能够在不必去医院的情况下及时发现病毒,这对发展中国家会产生重大影响,“ 他说。“但是,我们还在开发一种自主设备,可以在难以访问或难以进行现场检测的远程现场区域进行部署,以监控这些地区的爆发。”

  该设备将通过低功率无线网络运行,并将使用薄膜可充电电池与薄膜光伏电池相结合,为环境提供电力和能量,以保持功能和性能,无需人工干预。当在蚊子样本中检测到疾病时,它将向健康控制官员发出关于潜在威胁的警报。Stanciu表示他们正在寻求资金以进一步开发该技术。

  “在这一点上,我们对我们的技术在实验室中实现其目标感到满意,我们已准备好开始原型设计。资金将使我们能够开发自主功能,从而可以远程部署设备,”她说。“随着寨卡病毒爆发和其他蚊子传播的病毒变得更加普遍,我们认为建立一个生物传感器平台,使用芯片在一台设备中检测各种病毒,可以在减轻这些疾病的传播和帮助方面发挥真正的作用全球各地的人们。“


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