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 880
31.03.2026
Вікторія Матіїв

Журналістка Фіртки поспілкувалися з ректором ІФНМУ Романом Яцишиним про те, як сьогодні мотивують молодь вступати до медичних закладів, які зміни відбулися у географії студентів, як університет працює над тим, щоб випускники залишалися працювати в Україні, а також про виклики, які стоятимуть перед українською медициною після завершення війни.

4781
27.03.2026
Павло Мінка

У публічних закупівлях за бюджетні кошти нерідко трапляються ситуації, коли тендери проводять лише формально. Компанії, які виглядають конкурентами, насправді можуть діяти за попередньою змовою.    

3685
23.03.2026
Тетяна Дармограй

В інтерв’ю журналістці Фіртки Руслан Павлов розповів про перші бої та втрати побратимів, мотивацію добровольців і мобілізованих, розрив між фронтом і тилом, а також про те, як війна змінює сприйняття життя і плани на майбутнє.

4822
18.03.2026
Тетяна Ткаченко

Студентку Карпатського національного університету імені Василя Стефаника Яну Безуглу повномасштабне вторгнення застало в рідному місті Мирноград, що на Донеччині. Сьогодні дівчина проживає в Івано-Франківську та активно допомагає війську.  

2988
13.03.2026
Катерина Гришко

Лісова мафія та злочини проти природи: ексклюзивні дані від поліції та прокуратури — спеціально для Фіртки.  

4283 1
09.03.2026
Вікторія Матіїв

У розмові з Фірткою Надія Левченко розповіла про шлях до сцени, пам’ятні ролі, режисерський дебют та те, як війна змінила її творчість і ставлення до мистецтва.  

2393

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

316

Наближається пора, коли після зимової сплячки повилазять змії.

1117

У 50-60-х рр. з’являється багато фільмів про Христа  як спроба протистояти секуляризації, а також як відповідь на запит надії людства у післявоєнний період. Зараз також хочеться відволіктися і подивитись щось дійсно важливе, що спонукає до роздумів.  

1356

Згідно Книги Пророка Ієзеркіля (книги 38, 39) «Остання Битва Кінця» має відбутися між Ізраїлем та «Гогом з землі Магог (Півночі) та полчищами персів, ефіопів і лівійців при ньому».

3947
27.03.2026

Перекуси між основними прийомами їжі потрібні не лише для втамування голоду, а й для підтримки енергії, концентрації та загального самопочуття.

6491
22.03.2026

Все більше людей відмовляються від дієт і переходять до інтуїтивного харчування — підходу, що вчить слухати тіло, а не рахувати калорії.  

3495
17.03.2026

Фіртка ділиться порадами та лайфхаками, які допоможуть зробити раціон більш корисним та збалансованим.

3967
30.03.2026

Розважання над кожною стацією Хресної дороги були глибоко пов’язані з сучасними подіями в Україні та особливо відчувалися у контексті війни.  

1332
28.03.2026

Згромадження Сестер Пресвятої Родини, засноване в 911 році сестрою Теклею Юзефів, вже понад тисячу років працює з людьми, навчає дітей та підтримує громаду.  

8194
24.03.2026

Простий образ сіяча й зерна розкриває глибоку істину: від нас залежить, чи проросте й принесе плід те, що ми чуємо й сприймаємо.

3018
21.03.2026

На недійсність впливає не те, що сталося після вінчання, а те, що було до складання шлюбу.    

10665
30.03.2026

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.

1289
03.04.2026

Не лише Україну «здав» Росії Байден, як про це ширилися чутки в політичних залаштунках, на зустрічі з Путіним в Женеві влітку 2021 року, а й загалом НАТО готувало здачу Росії, окрім України, ще й під «сіру зону» країни Балтії, Польщу та інші постсоціалістичні країни сходу Європи!

1112
30.03.2026

Нещодавно керівник німецького оборонного концерну, глава Rheinmetall Армін Паппергер назвав виготовлення українських дронів «грою в Lego домогосподарок з 3D-принтерами».

845
23.03.2026

Минулої неділі в німецькій Баварії пройшов другий тур муніципальних виборів, на яких обирали мерів міст та громад.

1556
19.03.2026

Оскар вироджується. Про це можна було зробити висновок лише з того факту, коли чесна і жорстка документалка «2000 метрів до Андріївки» не проходить навіть в шорт-лист, а перемагає «Містер Ніхто проти Путіна».

1319