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 986
26.09.2026
Дарина Кочержук-Слідак

Фіртка з’ясувала, скільки кримінальних правопорушень за статтею 209 Кримінального кодексу України реєструють на Прикарпатті, про які суми йдеться та які способи легалізації незаконно отриманого майна фігурують у кримінальних провадженнях.

129
22.09.2026
Вікторія Матіїв

В інтерв’ю для Фіртки Марія Стопник розповіла про свій шлях до професії, перші мрії про зовсім інші заняття, роботу в театрі під час повномасштабної війни та те, чому сцена сьогодні має особливе значення.

741
17.09.2026
Павло Мінка

Нелегальний обіг підакцизних товарів залишається проблемою як для України загалом, так і для Івано-Франківської області. Правоохоронні та контролюючі органи на Прикарпатті виявляють продаж алкоголю, сигарет, тютюнової сировини та рідин для електронних сигарет без ліцензій, акцизних марок або фіскальних чеків.

1229
14.09.2026
Вікторія Косович

Попри війну, бізнес Івано-Франківщини продовжує зростати. Регіон приваблює внутрішні інвестиції, розвиває будівництво, рекреацію та енергетику, а після завершення війни може отримати новий поштовх для розвитку. Про це в інтерв’ю журналістці Фіртки розповів голова Бізнес Асоціації Івано-Франківська та CEO ІТ-компанії Devlight Ігор Полич.

1444
07.09.2026
Вікторія Матіїв

Полеглий військовий Володимир Ніхаєнко про війну рідним майже не розповідав — на запитання дружини відповідав: «У мене все добре». Після тяжкого поранення, отриманого у червні 2023 року, воїн помер у військовому госпіталі.

2811
04.09.2026
Катерина Гришко

Фіртка розповідає, як працюють шахрайські кол-центри, чому Івано-Франківщина опинилася серед регіонів діяльності транснаціональних мереж та які відомі епізоди правоохоронці зафіксували в області протягом останніх років.

2402

Мілею з його версією «шокової терапії» вдалося здавалося б неможливе: від хронічного банкрутства держави, бюджетного дефіциту, дефолтів, домінуючої бідності, безнадії та гіперінфляції – до різкого падіння інфляції, бюджетного профіциту і повернення економічного зростання.

2148

Ми живемо в часи, коли цифрові технології непомітно перетнули межу між суто технічним виконанням завдань і сферою духу.

1588

В чому парадокс і в чому правий чи неправий Ілон Маск? У всьому. Є сотні чорних лебедів й з добра тисяча сірих носорогів, і все зміниться в секунду.

1667

Жоден диктатор в історії не мав інструменту, який тепер доступний кожній ШІ-корпорації, стверджує ізраїльский візіонер Юваль Ной Харарі.  

2141
22.09.2026

У серпні 2026 року порівняно з липнем інфляція в області становила 0,3%, в Україні — 0,1%. 

646
20.09.2026

У сучасному світі ми часто їмо поспіхом, на ходу або перед екраном телефону, не звертаючи уваги на сам процес. Але їжа — це не просто набір калорій. Це досвід, задоволення та спосіб отримати гармонію.

11854
15.09.2026

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

18170
21.09.2026

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

13611
17.09.2026

Після завершення війни українцям потрібно буде знову вчитися бути разом, не забувати про захисників та молитися за них. На цьому наголошує монах Чину Святого Василя Великого отець Піо Павлик, який служить на Херсонщині.

1205 1
15.09.2026

У понеділок, 14 вересня, на Прикарпатті відбулося освячення гарнізонного храму святого Архистратига Михаїла і всіх Небесних Сил безтілесних. 

1513
11.09.2026

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

25232
22.09.2026

Акторка франківського драмтеатру Марія Стопник розповіла, як від захоплення різними професіями прийшла до театру, чому спочатку вступила на режисуру та коли зрозуміла, що сцена — саме те, чим хоче займатися.

789
25.09.2026

Володимир Зеленський виступив тут з промовою, в якій простими та зрозумілими тезами описав для світової аудиторії стан справ щодо російської агресії в Україну. 

180
08.09.2026

Минулої неділі в німецькій федеральній землі Саксонія-Ангальт зі столицею в східнонімецькому місті Магдебург пройшли вибори до земельного парламенту — ландтагу.

1563
05.09.2026

Ілон Маск виступив у Північній Кароліні (США) на зустрічі міністрів технологій країн G20, яку організував Білий Дім.

1409
29.08.2026

Саме під його керівництвом Україна посилила кампанію далекобійних ударів по стратегічних об’єктах росії, зокрема по нафтопереробній галузі. Тепер перед ним стоїть зовсім інше завдання — керувати величезною системою, яка забезпечує українську армію зброєю, людьми та ресурсами.  

1569