Тест на антитіла до Covid-19: безболісний пластир з мікроголками перевіряє рідину між клітинами

Інженери Інженерної школи МакКелві при Університеті Вашингтона в Сент-Луїсі розробили пластир з мікроголками, який можна наносити на шкіру, захоплювати біомаркер з інтерстиціальної рідини й завдяки своїй безпрецедентній чутливості це дозволяє лаборантам виявляти присутність в організмі антитіл.


Забір крові не приносить задоволення

Це боляче. Вени можуть лопнути, а то й сховатися - наче вони теж намагаються уникати голки. Часто лікарі використовують зразки крові для перевірки на біомаркери захворювання: антитіла, які сигналізують про вірусну або бактеріальну інфекцію, такі як SARS-CoV-2, вірус, відповідальний за COVID-19; або цитокіни, що свідчать про запалення, яке спостерігається при таких станах, як ревматоїдний артрит та сепсис.

Однак ці біомаркери не просто в крові. Вони також можуть бути знайдені в щільному рідкому середовищі, яке оточує наші клітини, але в невеликій кількості, що ускладнює їх виявлення.  


До цього часу

Інженери Інженерної школи Маккелві при Університеті Вашингтона в Сент-Луїсі розробили пластир на мікроголках, який можна наносити на шкіру, фіксувати біомаркер і завдяки своїй безпрецедентній чутливості дозволяє лаборантам виявляти його присутність.
Ця технологія недорога, проста у використанні лаборантом або самими пацієнтами й може усунути необхідність поїздки до лікарні лише для забору крові.
Дослідження, проведене лабораторією Шріканта Сінгаманені, професора Ліліана та Е. Лісле Хьюз з кафедри машинобудування та матеріалознавства,  опубліковано в Інтернеті 22 січня в журналі Nature Biomedical Engineering.  
На додаток до низької вартості та простоти використання, ці мікроголчані пластирі мають ще одну перевагу перед забором крові, мабуть, найважливішу особливість для декого:
"Вони абсолютно безболісні", - сказав Сінгаманені.
Пошук біомаркера за допомогою цих пластирів на мікроголках подібний до аналізу крові.
Але замість того, щоб використовувати розчин для пошуку та кількісної оцінки біомаркера в крові, мікроголки безпосередньо захоплюють його з рідини, яка оточує наші клітини в шкірі, яка називається шкірною інтерстиціальною рідиною (ISF).
Після того, як біомаркери захоплені, вони виявляються таким же чином - за допомогою флуоресценції для позначення їх присутності та кількості. ISF - це багате джерело біомолекул, щільно наповнене всім, від нейромедіаторів до клітинних відходів.
Однак для аналізу біомаркерів у ISF звичайний метод, як правило, вимагає вилучення ISF зі шкіри. Цей метод є складним, і зазвичай кількість ISF, яку можна отримати, недостатня для аналізу.
Це стало основною перешкодою для розробки технології біосенсору на основі мікроголок.
Інший метод передбачає безпосереднє захоплення біомаркера в ISF без необхідності витягувати ISF.  Як показник на насиченому концерті та спроба пробитися вперед, біомаркер повинен маневрувати через переповнений динамічний ISF, перш ніж дістатися до мікроголок в шкірній тканині. За таких умов неможливо захопити достатню кількість біомаркерів, щоб побачити, використовуючи традиційний аналіз, непросто.
Але у команди є своєрідна секретна зброя: "плазмонові фтори", надяскрава флуоресцентна наномарка. У порівнянні з традиційними флуоресцентними мітками, коли аналіз проводився на мікроголчаному пластирі з використанням плазмонічного фтору, сигнал біомаркерів цільових білків сяяв приблизно в 1400 разів яскравіше і стає помітним навіть тоді, коли вони присутні в низьких концентраціях.
"Раніше концентрація біомаркеру повинна була складати близько декількох мікрограмів на мілілітр рідини", - заявив Чжею (Райан) Ван, аспірант лабораторії Сінгаманені та один з провідних авторів статті. Це далеко поза реальним фізіологічним діапазоном.
Але використовуючи плазмоновий фтор, дослідницькій групі вдалося виявити біомаркери порядку пікограм на мілілітр.
"Це на порядок чутливіше", - сказав Райан.
Ці пластирі мають безліч якостей, які можуть зробити реальний вплив на медицину, полегшити догляд за пацієнтами та дослідження. Вони дозволять постачальникам здійснювати моніторинг біомаркерів з часом, особливо важливо, коли мова йде про розуміння того, як формується імунітет при нових захворюваннях.
Наприклад, дослідники, які працюють над вакцинами проти COVID-19, повинні знати, чи виробляють люди правильні антитіла і як довго.
"Давайте застосуємо пластир, - сказав Сінгаманені, - і подивимося, чи є у людини антитіла проти COVID-19 і на якому рівні".
Також він корисний в екстрених випадках:
"Коли хтось скаржиться на біль у грудях і його доставляють до лікарні на швидкій допомозі, ми сподіваємось, що можна буде застосувати пластир", - каже Цзіньї Луан, студентка, яка нещодавно закінчила Лабораторію Сінгаманені та один із провідних авторів статті.
Замість того, щоб їхати до лікарні та брати кров, ЕМТ можуть використовувати пластир з мікроголками для тесту на тропонін, біомаркер, який вказує на інфаркт міокарда.
Для людей з хронічними захворюваннями, які вимагають регулярного моніторингу, пластирі на мікроголках можуть усунути непотрібні поїздки до лікарні, заощаджуючи гроші, час та уникнути дискомфорту. Пластирі майже безболісні.
"Вони заглиблюються приблизно на 400 мкм у шкірну тканину", - сказав Сінгаманені. "Вони навіть не торкаються сенсорних нервів".
У лабораторії використання цієї технології може обмежити кількість тварин, необхідних для досліджень. Іноді дослідження вимагають багато послідовних вимірювань, щоб зафіксувати припливи та відпливи біомаркерів - наприклад, для моніторингу прогресування сепсису. Іноді це означає багато дрібних тварин.
"Ми могли б значно зменшити кількість тварин, необхідних для таких досліджень", - сказав Сінгаманені. Наслідки величезні - і лабораторія Сінгаманені хоче переконатися, що всі вони досліджені.
За його словами, є багато роботи, “він повинен буде визначити клінічні граничні показники”, тобто діапазон біомаркерів у ISF, який відповідає нормальному та аномальному рівню.
"Нам доведеться визначити, які рівні біомаркеру є нормальними, які рівні є патологічними".
Його дослідницька група працює над методами доставлення на великі відстані та в суворих умовах, надаючи можливості для поліпшення охорони здоров’я на селі.
"Але ми не повинні робити все це самі", - сказав Сінгаманені.
Натомість ця технологія буде доступна фахівцям у різних областях медицини.
"Ми створили технологію платформи, яку може використовувати кожен", - сказав він. "І вони можуть використовувати його, щоб знайти біомаркер, що цікавить".

Ми не повинні робити все це самі
Сінгаманені та Еріка Л. Шеллер, доцент кафедри медицини кафедри хвороб кісток та мінералів Медичного факультету, спільно працювали над дослідженням концентрації біомаркерів у тканинах.
Сучасні підходи до такої оцінки вимагають ізоляції місцевих тканин і не дозволяють проводити послідовне та постійне обстеження. Сінгаманені та Еріка Л. Шеллер розробляють кращу платформу для досягнення довгострокового моніторингу концентрації місцевих біомаркерів.  

Працюючи разом
Шрікант Сінгаманені, професор Ліліан Е. Ліс Хьюз з кафедри машинобудування та матеріалознавства, і Джай С. Рудра, доцент кафедри біомедичної інженерії, працювали разом, щоб розглянути кокаїнові вакцини, які блокують здатність кокаїну проникати в мозок.
Сучасні кандидати на таку вакцину не дають довготривалих результатів; вони вимагають частого підсилення.
Сінгаманені та Рудра хотіли кращого способу визначити, коли наслідки вакцини припиняються.
"Ми показали, що за допомогою пластирів можна зрозуміти, чи виробляє людина все ще необхідні антитіла", - сказав Сінгаманені. "Забір крові не потрібен".  
за матеріалами Medical Xpress


27.01.2021 966
11.08.2026

Прикарпатська державна сільськогосподарська дослідна станція Інституту сільського господарства Карпатського регіону НААН знову опинилася в центрі уваги.  Ще у серпні 2025 року Фіртка публікувала розслідування про можливі зловживання із державними землями та діяльність посадовців установ НААН. 

862
31.07.2026
Вікторія Матіїв

Віталій Олійник на позивний «Грач» служив у 68-й окремій єгерській бригаді. Після мобілізації чоловік пройшов навчання, вирушив на Донеччину, а вже під час першого бойового виходу загинув. Понад рік сім'я жила між надією та невідомістю, поки не отримала остаточне підтвердження його загибелі.

3019
26.07.2026
Катерина Гришко

На Івано-Франківщині одночасно зростає кількість зареєстрованих безробітних і посилюється дефіцит працівників. Бізнес шукає людей для виробництва, будівництва, транспорту, медицини та сфери обслуговування, однак закрити вакансії стає дедалі складніше.

1834
19.07.2026
Тетяна Ткаченко

Викладач Карпатського національного університету імені Василя Стефаника Юрій Довган не мріяв стати героєм. Просто вважав, що не має права залишитися осторонь. Провів останні пари, попрощався зі студентами й пішов шукати шлях до війська. З п'ятої спроби його прийняли. Про службу в Силах оборони, труднощі після звільнення з армії, адаптацію та роботу зі студентами ветеран розповів журналістці Фіртки. 

3042
16.07.2026
Павло Мінка

Як під шумок відставки уряду Рада переписала статтю 301 Кримінального кодексу, прибравши заборону на "доросле кіно".

2214
11.07.2026
Ігор Бартків

Цього тижня The Economist віддав обкладинку одному з найбагатших росіян і провів із ним майже 60 годин у розмовах.

2221

Слабкі тіла завжди статистично переважали, і наша доба не є в тому винятком.

541

Іноді можна зустріти думку, начебто багатство та добробут людини — це благословення Бога, а бідність і нужда — навпаки.

903

Десь на початку місяця у 1991-му на проспекті Шевченка я випадково зустрівся з Сашком Кривенком і він, після короткого – «чим займаєшся?» - запропонував мені написати невелику статтю.

990

Картинка, коли 16-річні дівчатка хором кричать «Сирок – геть!» — то це не лише щира емоція, але і, очевидно, технологія. А ще якась колективна нам ганьба.

2285
12.08.2026

Добра тарілка — це не дієта, а насолода: страви, які радують очі, душу і живлять тіло. Навіть простий перекус може стати маленьким ритуалом, що заряджає позитивом на кілька годин уперед.  

5920
06.08.2026

Війна та постійний стрес істотно впливають на харчову поведінку українців.  

29635
02.08.2026

Війна та стрес суттєво впливають на харчові звички.

11533 2
09.08.2026

Отець і Глава Української Греко-Католицької Церкви Блаженніший Святослав восьмого серпня іменував трьох священнослужителів Коломийської єпархії митрофорними протоієреями.

1311
07.08.2026

У Ватикані повідомили про те, що Святіший Отець Лев XIV поблагословив рішення Синоду Єпископів УГКЦ про обрання отця Терентія Василя Цапчука, ієромонаха Чину святого Василія Великого, Єпископом-помічником Бучацької Єпархії УГКЦ.

1540
05.08.2026

Священник наголошує: християнство завжди існувало як спільнота, а не індивідуальна релігія.

23766
02.08.2026

Цьогоріч проща на Крилоську гору була особливою, адже вірні та духовенство відзначають 20-ліття відновлення акту коронації чудотворної ікони. Як і останні кілька років, основний намір паломництва — безперервна молитва про мир та перемогу України у війні.  

2007
11.08.2026

Мурали або стінописи сьогодні не є чимось незвичним. У містах України, зокрема й в Івано-Франківську, на вільних стінах будинків час від часу з'являються різноманітні нові прояви вуличного мистецтва.  

43895 1
11.08.2026

Сербський аналітик Орхан Драгаш у своїй статті на Хвилі стверджує, що прийом Зеленського в Сербії за кілька місяців до дострокових виборів коштував прем’єр-міністру Вучичу підтримки всередині країни. Прем’єр Сербії усвідомлював це, але все ж пішов на таку зустріч. Чому?

538
29.07.2026

Зеленський змінює настрій у Вашингтоні, — стверджує видання Politico. Такі висновки видання робить за результатами перебування в США президента України, де він зустрівся з Дональдом Трампом в Білому Домі, відвідав похорони сенатора Ліндсі Грема (автора закону про «пекельні санкції» США щодо Росії) та виступив перед сенаторам обох партій — республіканцями та демократами.

1252
23.07.2026

Росія щораз більше стикається з наслідками повномасштабного вторгнення в Україну. Про це пише The New York Times в статті-аналізі книги доктора Анни Нотте «Ми переживемо їх: Глобальна кампанія Путіна з метою перемогти Захід».

1539
14.07.2026

Із дев'яти народних депутатів, обраних від Івано-Франківщини, п'ятеро підтримали документ, одна депутатка утрималася, ще четверо не підтримали його різними способами.

2544