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 894
27.04.2026
Діана Струк

Про виникнення конфлікту, позиції сторін, перебіг справи та можливий подальший розвиток подій Фіртці розповів представник Уповноваженого з прав людини в Івано-Франківській області Віталій Вербовий. 

5156
24.04.2026
Вікторія Матіїв

«Він був не лише військовим, а передусім людиною — справедливою та принциповою. Упродовж усього життя вірив у незалежну Україну і вважав, що її потрібно відстоювати — у різні періоди й різними способами. Навіть ті, хто не поділяв його поглядів, розуміли: він діє не зі злості, а з глибокого переконання, — пригадує Наталія Савченко свого чоловіка, полеглого воїна Сергія Савченка.

3006
20.04.2026
Вікторія Косович

Сьогодні Артем Жицький поєднує фітнес і відновлення, працюючи з військовими, які повертаються до цивільного життя. Про мотивацію, виклики реабілітації та те, чому відновлення після війни є процесом без фінальної точки, ветеран розповів в інтерв'ю журналістці Фіртки.

1486
14.04.2026
Вікторія Матіїв

Журналістка Фіртки поспілкувалась з лікарем-генетиком, професором кафедри медичної біології та медичної генетики Івано-Франківського національного медичного університету Русланом Козовим про те, що насправді означає «спадковість», які генетичні дослідження сьогодні доступні в Україні, що хвилює пацієнтів, та як правильно планувати вагітність, щоб мінімізувати ризики.

3970
10.04.2026
Михайло Бойчук

Як насправді виглядає ситуація з нелегальним гральним бізнесом в Івано-Франківській області? Фіртка отримала офіційну статистику від правоохоронних органів та регулятора азартних ігор ПлейСіті. Але перед цим — про проблему загалом, щоб на контрасті зрозуміти ситуацію в регіоні. 

3991 1
07.04.2026
Діана Струк

Як відновлюють Палац, навіщо місту фестивалі під час війни і яким стане цей культурний осередок через кілька років — про це Фіртці розповів директор Простору інноваційних креацій «Палац» Володимир Гайдар.

2612

Івано-Франківськ в колаборації з Буковелем приймають вже третю за сто років Зимову Олімпіаду...

7035

Проблема України й українського народу не нова — і багато хто в світі цього не розуміє, тому й думають, що все «вирішиться саме собою». Такі твори, як «Тигролови», кажуть про абсолютно протилежне — все вирішимо лише ми самі.

754

В Івано-Франківську про літературний Станіславський феномен говорили його патріархи Володимир Єшкілєв та Тарас Прохасько.  Володимир Єшкілєв, який власне придумав бренд літературного «Станіславського феномену», уявляв собі його як «мікрорайон в місті».

3601

В євангельському описі останніх днів земного життя Ісуса Христа ми зустрічаємо імена постатей, які прямо або опосередковано мали відношення до Страстей Христових. 

1624
30.04.2026

Овочі родини капустяних належать до найкорисніших для здоров’я. Дієтологи пояснили, яку користь мають броколі та брюссельська капуста, чим вони відрізняються і яку з них краще додати до свого раціону.

3059
24.04.2026

Час останнього прийому їжі може впливати на здоров’я не менше, ніж її склад.  

4700
20.04.2026

Регулярне вживання алкоголю призводить до серйозних порушень роботи шлунково-кишкового тракту, печінки, підшлункової залози, органів дихання, нирок і статевих залоз.

9789
29.04.2026

У Пійлі відбудеться традиційна спільна молитва за повернення зниклих безвісти захисників України.  

563
24.04.2026

У суботу, 2 травня, у відпустовому Марійському центрі «Цариці вервиці» в селі Погоня відбудеться особлива молитовна зустріч біля чудотворної ікони Богородиці.

1298
20.04.2026

У сучасному світі християнські цінності, зокрема — вчення про чистоту до шлюбу, нерідко стають предметом дискусій. Але християнство залишається послідовним у своїй позиції: дошлюбні статеві стосунки — гріх.

5973
15.04.2026

Старий сидів біля оазису, біля входу в одне близькосхідне місто. До нього підійшов юнак і запитав...

6263
01.05.2026

За словами Тараса Прохаська, уявлення про те, що письменник обов’язково «має щось сказати» і закласти чітке послання, — лише один із можливих підходів до літератури.

1674
29.04.2026

Коли кілька днів тому принц Гаррі з Києва звернувся до Трампа з закликом згадати про Будапештський меморандум та «зробити більше для підтримки України», президент США жорстко відповів та заявив, що саме він говорить від імені Великої Британії більше, ніж сам принц.

598
20.04.2026

В Болгарії в неділю, 19 квітня, переконливу перемогу (44,7%) отримала коаліція "Прогресивна Болгарія" на чолі з колишнім президентом країни Руменом Радевим, якого вважають проросійським політиком.

851
15.04.2026

Минулої неділі в Угорщині відбулися вибори парламенту. Цікаво, що всі три партії, які пройшли до парламенту є правими, — жодної лівої чи ліберальної партії в угорській політичній реальності «немає».

1753
08.04.2026

Банальна приказка каже, що «безкоштовний сир буває лише в мишоловці». Тобто, що немає ніде, включно з економікою нічого безкоштовного. Завжди хтось буде змушений заплатити.

1995