Multiplexované testování v místě péče - Multiplexed point-of-care testing - Wikipedia

Schéma různých typů xPOCT

Multiplexovaný testování v místě péče (xPOCT) je složitější forma testování v místě péče (POCT) nebo testování u postele. Testování v místě péče je navrženo tak, aby poskytovalo diagnostické testy v době nebo v blízkosti místa a místa přijetí pacienta. POCT používá koncentrace analytů poskytnout uživateli informace o fyziologickém stavu pacienta.[1] Analyt je látka, chemická nebo biologická, která je analyzována pomocí určitého nástroje. Zatímco testování v místě péče je kvantifikace jednoho analytu z jednoho in vitro (např. krev, plazma nebo moč), multiplexované testování v místě péče je simultánní kvantifikace různých analytů na místě z jednoho vzorku.[2]


Zpracování jednoho biologického vzorku za účelem získání více biomarker výsledky umožňují provést testování POCT u pacientů, kteří mohou mít stavy vyžadující potvrzení více biomarkerů a testů před diagnostikou (např. mnoho druhů rakoviny[1]). xPOCT má důležité nově se objevující aplikace v nastavení omezeném na zdroje (např. v rozvojové země, v ordinaci lékaře nebo doma neodborníky) xPOCT je v poslední době stále důležitější pro in vitro diagnostika.[2]

Pozadí

Historicky bylo lékařské testování v klinickém prostředí zdlouhavým, dlouhým a nákladným procesem. Obvykle to zahrnuje odebrání velkého vzorku od pacienta (např. Moč, krev, sliny, tkáňový tampon) a jeho zpracování v samostatné laboratoři, jehož dokončení trvá hodiny nebo někdy i dny. V tomto časovém rámci musí být pacientovi poskytnuta péče, což není výhodné bez požadovaných informací z laboratorního testu. Už v 50. letech radioimunotesty byly poprvé prokázány pro citlivou detekci hladin inzulínu a tyroxinu v lidské plazmě.[3] V 90. letech byl výzkum prováděný v mikroelektronickém průmyslu aplikován na konstrukci imunotestů a od té doby se aplikace pro imunotesty rozšířily.[3]

Došlo k posunu směrem k rychlejším, jednodušším a nákladově efektivnějším technologiím, které k dosažení výsledků vyžadují malé množství biologických látek. Toto hnutí bylo nazváno jako mikrofluidní a laboratoř na čipu technologie a jeho cílem je přinést výsledky testu přesně, rychle a pohodlně zpět pacientovi s nízkými náklady a složitostí, aby byla zajištěna nejlepší péče o pacienta. Multiplexované testování v místě péče má za cíl dělat všechny tyto věci, ale s více biomarkery najednou.[2] Mikrofluidika označuje studium a řízení velmi malého množství kapalin a laboratoř na čipu je elektronický čip, který má obvykle přibližně 3 čtvereční milimetry a má schopnost provádět různé laboratoře jako kapilární elektroforéza a PCR.[4]

Vlastnosti technologie xPOCT

Ideální zařízení pro multiplexované testování v místě péče by mělo nabídnout vysokou hodnotu citlivost a schopnost zpracovat jeden vzorek pomocí více typů testů. Mělo by být schopné testovat různé druhy látek, včetně bílkoviny, léky, RNA a buňky, ve stejnou dobu. Vysoký výkon senzoru, který vyžaduje malé vzorky, krátké doby zpracování, nízká složitost systému pro neodborníky a nízké náklady, to jsou některé vlastnosti technologie xPOCT. Zejména pro prostředí s omezeným využíváním zdrojů (rozvojové země, ordinace lékařů, přímo doma) jsou zařízení bez zařízení nebo smartphone velmi výhodná.[5]

Zařízení xPOCT musí splňovat následující:[2][6]

  • Nízká spotřeba vzorků (např. Krev z píchnutí prstem) nebo schopnost měření v neinvazivních vzorcích (např. Sliny, moč nebo kondenzát vydechovaného dechu)
  • Rychlé časy od výsledku k výsledku umožňující okamžité ošetření
  • Dlouhá skladovatelnost s prodlouženým skladováním činidel
  • Snadné uložení
  • Srovnatelné výsledky testů s nálezy centrální laboratoře zajišťující mezinárodní standardy kvality (ISO 15189 )
  • Automatický nebo snadný provoz systému s minimalizací zásahu uživatele
  • Levné a přenosné odečítací systémy (např. Ruční čtečky) spolu s jednorázovými testovacími proužky nebo kazetami splňujícími in vitro diagnostika pokyn (Směrnice EU nebo FDA předpisy).

Technologie

Detekce multianalytu je většinou dosažena třemi různými přístupy, ale tato technologie se zaměřuje hlavně na použití jedné nebo malé sady biologických vzorků k jejich rozdělení nebo oddělení, aby byly čteny různými typy testů:

  1. Regionální oddělení využívající odlišné úseky kanálové sítě nebo pole elektrod
  2. Prostorové oddělení detekčních míst pomocí různých jamek nebo skvrn
  3. Aplikace více štítků jako např enzymy, redox molekuly, korálky a barviva

Ostatní zařízení xPOCT používají hmotnostní spektrometrie (MS) k přímé identifikaci biomarkerů[2] například, laserová desorpce / ionizace za pomoci matice (MALDI) -MS pro rychlou identifikaci patogenů, ale zařízení využívající tuto technologii mají tendenci být objemná a obtížně použitelná. Pro odečítání signálu se používají hlavně optické a elektrochemické detekční metody.[1][3]

Aktuální typy diagnostických zařízení[2] které se používají, jsou:

  • Papírové systémy - Zkoušky bočního toku jako těhotenské testy, které používají vzorky reagující s barevnými částicemi a vyžadují, aby zařízení přečetlo barevný podpis
  • Systémy založené na poli - Zařízení s elektrodami nebo fluorescenčními molekulami, která jsou citlivá na určité analyty
  • Systémy založené na perličkách - Systémy, které používají perličky jako materiál pro specifické vázání analytů a tyto komplexy se následně filtrují nebo oddělují podle velikosti nebo barvy, například na bázi perliček průtoková cytometrie

Výhody a výzvy

xPOCT má neuvěřitelné výhody a aplikace pro zdravotnictví a technologie. Umožňuje nákladově efektivnější, rychlejší, přenosnější, méně bolestivé, méně složité a přesto přesné technologie, které lze použít k testování indikátorů podmínek, které dříve vyžadovaly více vzorků a několik hodin nebo dní. Kromě svých důsledků v klinickém prostředí umožňuje nízká složitost a přenositelnost mnoha multiplexovaných testovacích zařízení point-of-care jeho použití i domácími neodborníky, a to jak pro ty, kteří doma vyžadují systémy monitorování zdraví, tak i pro další personalizovaná léčiva. . Výskyt falešných pozitiv nebo falešných negativ se zdá být nízký.[1]

Dosažení optimálního prostoru vysokého výkonu a nízké složitosti, nákladů a velikosti má určité problémy. Vědci, nemocnice, výrobci a tvůrci politik musí zajistit, aby data shromážděná z těchto zařízení byla zabezpečená a aby zařízení a materiály použité ve spojení s nimi zůstaly dostupné a bezpečné. Kromě těchto věcí by samotná zařízení měla být funkční po dlouhou dobu a měla by najít způsoby, jak se vypořádat s jejich citlivostí na variace pacienta na prostředí a prostředí (vlhkost, teplota atd.).[2][5]

Budoucí výzkum

Současný výzkum týkající se xPOCT se zaměřuje na to, aby byly požadavky na to, aby bylo něco považováno za xPOCT, jednodušší a levnější.[4] Vědci pracují na tom, aby byla multiplexovaná zařízení point-of-care menší, přenosnější a dostupnější. Provádí se také výzkum maximálního počtu analytů, které lze testovat najednou, pokud jsou chytré telefony dobrým zařízením k prezentaci výsledků testu, a mohlo by existovat zařízení, které umožní pacientovi nosit zařízení xPOC, které průběžně sleduje požadované biomarkery.[2]

Reference

  1. ^ A b C d Rusling JF (červen 2013). „Multiplexovaná elektrochemická detekce proteinů a překlad do personalizované diagnostiky rakoviny“. Analytická chemie. 85 (11): 5304–10. doi:10.1021 / ac401058v. PMC  3674208. PMID  23635325.
  2. ^ A b C d E F G h Dincer C, Bruch R, Kling A, Dittrich PS, Urban GA (srpen 2017). „Multiplexované testování v místě péče - xPOCT“. Trendy v biotechnologii. 35 (8): 728–742. doi:10.1016 / j.tibtech.2017.03.013. PMC  5538621. PMID  28456344.
  3. ^ A b C Araz MK, Tentori AM, Herr AE (říjen 2013). "Mikrofluidní multiplexování v bioanalýzách". Journal of Laboratory Automation. 18 (5): 350–66. doi:10.1177/2211068213491408. PMID  23757343. S2CID  19842479.
  4. ^ A b Volpatti LR, Yetisen AK (červenec 2014). "Komercializace mikrofluidních zařízení". Trendy v biotechnologii. 32 (7): 347–50. doi:10.1016 / j.tibtech.2014.04.010. PMID  24954000.
  5. ^ A b Vashist SK, Luppa PB, Yeo LY, Ozcan A, Luong JH (listopad 2015). „Rozvíjející se technologie pro testování Point-of-Care nové generace“. Trendy v biotechnologii. 33 (11): 692–705. doi:10.1016 / j.tibtech.2015.09.001. PMID  26463722.
  6. ^ Gauglitz G (01.01.2014). „Platformy pro péči o místo“. Roční přehled analytické chemie. 7: 297–315. Bibcode:2014ARAC .... 7..297G. doi:10.1146 / annurev-anchem-071213-020332. PMID  25014344.