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 947
07.07.2026
Вікторія Матіїв

В інтерв'ю журналістці Фіртки Ірина Онищук розповіла, чому театр сьогодні став своєрідною терапією, як війна змінила глядачів і самих митців, що найчастіше турбує військових після повернення з фронту та чому віра в людей залишається її головною опорою.

346
03.07.2026
Олександр Мізін

Корупційна схема чи «ринкова реальність»? Поки МВФ наполягає на підвищенні тарифів для населення, монополісти отримують надприбутки.  

1868 1
30.06.2026
Вікторія Матіїв

«Іван пішов воювати, бо для нього це було питання честі й відповідальності. Він не зміг залишитися вдома, коли країна потребувала захисту», — згадує Тетяна Майка свого чоловіка, полеглого захисника Івана Майку.

2953
24.06.2026
Тетяна Ткаченко

Коли у 2014 році загинув її двоюрідний брат Петро Остапчук, Надія Довганюк зрозуміла, що хоче бути поруч із тими, хто переживає біль війни. Попри стереотипи та недовіру, вона стала першою жінкою-капеланкою в Українській греко-католицькій церкві.

2441 2
15.06.2026
Вікторія Матіїв

В інтерв'ю журналістці Фіртки Мирослава Полатайко розповіла про свій шлях у професії, роботу за лаштунками театру, народження ролей і те, як війна змінила відчуття сцени.

5169
07.06.2026
Тетяна Ткаченко

До повномасштабного вторгнення Назар Семанів мав невелику майстерню та планував розвивати її. Для цього поїхав до Німеччини заробити кошти на обладнання. Після початку великої війни повернувся в Україну.  

2982

Закупівлі, відбудова, регіони і роль бізнес-мереж у тому, щоб публічні гроші працювали на спроможність, а не лише на звітність.

290

Коли людина вперше заходить до православного або греко-католицького храму, тобто храму східного візантійського обряду, то її погляд майже завжди зупиняється на священникові.

474

З приходом у вересні 1939-го на Гуцульщину нової, ще не знаної робітничо-селянської влади почались нові проблеми. Точніше ті ж клопоти, що були й за Польщі, але які тепер вирішувані по-новому.

955
03.07.2026

У наші дні вуглеводи є "ворогом", а деякі "експерти" пропагують продукти з високим вмістом жирів. Якщо у вас високий кров'яний тиск, то не обов'язково жертвувати вуглеводами.  

10775
30.06.2026

Замість обмежень, радять зважати на контекст, баланс у раціоні та якість продуктів.  

5163
26.06.2026

Попри чудові якості, важливо розуміти, що грейпфрут відіграє особливу роль у взаємодії з певними ліками.

16310
06.07.2026

У Погоні на Івано-Франківщині відбувся XVII Міжнародний з’їзд Апостольства Матері Божої Покровительки Доброї Смерті. Паломники зібралися на спільну молитву за мир в Україні, взяли участь в Архієрейській Божественній Літургії та вшанували пам'ять полеглих захисників.

383
04.07.2026

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

22469
29.06.2026

Родини військових, які втратили близьких або чекають звістки про зниклих безвісти, найчастіше шукають не простих відповідей, а підтримки.  

794
27.06.2026

Архиєрей вручив Папі прапор України та дерев'яний хрестик від воїна 67 окремої механізованої бригади «Правий Сектор» Михайла Стрипи з Гошева.

980
02.07.2026

Акторка Мирослава Полатайко зізналася, що найбільше її надихають глядачі, українська культура та родина. Водночас популярність, за її словами, означає не лише впізнаваність, а й відповідальність перед людьми.

801
03.07.2026

Президент Польщі Кароль Навроцький (колишній боксер і сутенер, яким його називають політичні опоненти) нещодавно очолив рейтинг довіри серед польських політиків із рекордними 54,8%. 

874
26.06.2026

Законодавча пропозиція щодо об'єднання Румунії з Молдовою, була схвалена румунською Палатою депутатів без голосування завдяки завершенню терміну розгляду ініціативи.  

932
18.06.2026

Ухвалені Верховною Радою зміни до Бюджету-2026 дозволять суттєво розширити програми соціального захисту для військовослужбовців.

1212
16.06.2026

Баланс на фронті змінився на користь України, а час більше не працює на Володимира Путіна, — переконаний американський політолог та колишній посол США у РФ Майкл Макфол. Також він наводить вісім ознак того, що Росія програє свою війну.  

1481