Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Miniaturowe urządzenie wspomaga "in vitro"
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Medycyna
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Od mniej więcej dwóch dekad naukowcy na całym świecie pracują nad urządzeniami typu lab-on-a-chip. To obiecująca technologia pozwalająca na wykorzystanie niewielkiego przenośnego urządzenia do diagnostyki i sprawdzenie stanu zdrowia za pomocą niewielkiej ilości płynów ustrojowych. Tego typu proste urządzenia już istnieją, umożliwiając proste pomiary. Przykładami nie będą tu glukometry czy testy ciążowe. Jednak inżynierowie wciąż nie potrafią poradzić sobie ze stworzeniem urządzeń do bardziej złożonych analiz, które wymagają mieszania pojedynczej próbki płynu ustrojowego z różnymi precyzyjnie odmierzonymi odczynnikami w konkretnej kolejności.
Jedną z najbardziej obiecujących metod na stworzenie takiego urządzenia jest zintegrowanie wielu różnych odczynników na jednym urządzeniu. Odczynniki takie mają być nanoszone metodą podobną do druku atramentowego w niewielkich, liczonych w pikolitrach, ilościach, a całość miałaby być szczelnie zamykana. Gdy użytkownik odpieczętuje urządzenie, zawarta w odczynnikach woda natychmiast wyparuje, pozostawiając wysuszone, precyzyjnie odmierzone ilości odczynników. Pod wpływem wilgoci z płynu ustrojowego odczynniki byłyby ponownie nawadniane, a urządzenie mogłoby przeprowadzić odpowiednie pomiary. Głównym problemem z takim rozwiązaniem jest fakt, że płyn ustrojowy, przepływający przez wysuszone odczynniki, unosi je ze sobą, zakłóca sygnał i uniemożliwia przeprowadzenie precyzyjnych pomiarów.
Naukowcy z Politechniki w Montrealu i laboratoriów IBM-a w Zurichu – Onur Gökçe, Yuksel Temiz i Emmanuel Delamarche – postanowili zaradzić problemowi roznoszenia odczynników poprzez rozciągnięcie kropli wody do kształtu długiej wstążki w mikrokanale o szerokości ludzkiego włosa i zmuszenie wody by zagięła się na nałożyła na siebie. W ten sposób próbka wody zamyka się podobnie jak zamek błyskawiczny. Ten proces pozwolił nam na ograniczenie do minimum lokalnego przepływu wody. W ten sposób odczynniki zostają nawodnione, ale nie są rozpraszane, mówi Emmanuel Delamarche, który stoi na czele IBM-owskiej grupy zajmującej się diagnostyką precyzyjną.
Wyniki testów wypadły pomyślnie, chociaż naukowcy wciąż nie do końca rozumieją obserwowane przez siebie zjawisko. Nigdy wcześniej bowiem nie było ono badane. Kolejne eksperymenty wykazały jednak, że ma ono związek ze zjawiskiem koalescencji. Obserwujemy je np. podczas spontanicznego łączenia się kropli płynów, które wejdą ze sobą w kontakt. Z fizycznego punktu widzenia koalescencja to wynik silnego powinowactwa molekuł wody, którego celem jest zmniejszenie powierzchni wody wystawionej na działanie powietrza. Dlatego właśnie niewielkie krople wody mają kształt sfery. Sfera bowiem, ze wszystkich kształtów, ma jedną z najmniejszych powierzchni dla danej objętości. W tym przypadku badamy, co się stanie, jeśli kropla wody, rozciągnięta w mikrokanaliku, łączy się z inną częścią samej siebie. Naszym celem jest zrozumienie i kontrolowanie tego zjawiska tak, byśmy mogli wymusić na płynie pozostanie dokładnie w miejscu, w którym napotkał na odczynnik, wyjaśnia profesor Gervais, dyrektor Laboratorium Mikropłynów Onkologicznych na Polytechnique Montreal.
Opracowywane przy tej okazji modele matematyczne pozwoliły na lepsze kontrolowanie przepływu cieczy oraz uzyskanie bardzo precyzyjnej konfiguracji czasowo-przestrzennej sygnałów chemicznych z odczynników przy ich minimalnej dyspersji, bez konieczności interwencji ze strony użytkownika.
Dotychczas eksperymentalnie wykazano, że nowo opracowany architektura „autokoalescencji” może zostać wykorzystana do badania reakcji enzymatycznych, wykrywania różnych chorób oraz przeprowadzania reakcji łańcuchowej polimerazy w temperaturze pokojowej. W przyszłości mogą dzięki temu powstać proste w użyciu testy genetyczne sekwencjonujące DNA pod kątem występowania różnych chorób, podatności na nowotwory czy identyfikowania wirusów.
Mamy nadzieję, że opracowana przez nas technika pozwoli twórcom urządzeń typu lab-on-a-chip na opracowanie niedostępnych obecnie narzędzi diagnostycznych, które będą równie proste w użyciu, co współczesne glukometry, mówi doktor Delamarche.
Takie proste urządzenia mogłyby stanowić nieocenioną pomoc zarówno w badaniach stanu zdrowia całych społeczeństw, gdyż uzyskane wyniki można by przesyłać na smartfony, a stamtąd do scentralizowanej bazy danych. Byłyby również niezwykle cennym narzędziem w walce z epidemiami, szczególnie w odległych zakątkach świata, gdzie dostęp do lekarzy i laboratoriów jest utrudniony.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W przyszłości postęp technologiczny może doprowadzić do powstania mikroukładów zdolnych do wykrywania setek chorób. Urządzenia takie mogłoby np. identyfikować pojedyncze komórki nowotworowe we krwi.
Jednak produkcja układów typu lab-on-a-chip jest trudna z technicznego punktu widzenia, czasochłonna i niezwykle kosztowna. Obecnie nanoczujniki wykonuje się za pomocą litografii elektronowej. To bardzo powolna metoda. Stworzenie czujników na powierzchni 6 milimetrów kwadratowych zajmuje wiele godzin. Jako że za samo wynajęcie maszyny do litografii trzeba zapłacić 200 USD za godzinę, takie czujniki kosztowałyby ponad 600 dolarów za sztukę.
Nikt nie chce, by układy były tak drogie. Naukowcy szukają czegoś tańszego. To wyklucza wiele technik produkcji - mówi profesor Nicholas Fang z MIT-u, twórca prostej, precyzyjnej i taniej techniki produkcji czujników.
Uczony wraz z zespołem wykorzystali technologię podobną do litografii, w której wykorzystuje się polimerowe „pieczątki". Najpierw polimer nakłada się pod ciśnieniem na wzorzec, a następnie poddaje się go działaniu światła ultrafioletowego. Polimer twardnieje. Później zostaje zdjęty ze wzorca i wypełniony metalem. Polimer jest następnie usuwamy, dzięki czemu otrzymujemy metalowy wzorzec. Technika ta jest tania, jednak nieprecyzyjna. Polimer może się nieco odkształcać, dając kopie odbiegające od oryginału.
Fang postanowił zastąpić polimer szkłem. Myślimy o szkle jako o czymś bardzo delikatnym, szczególnie gdy jest roztopione. Jest ono w tym stanie bardzo płynni, miękkie i może szybko przyjmować dokładny kształt wzorca. Niezwykłe jest to, że tak samo działa ono w bardzo małej skali - stwierdził uczony.
Naukowcy zaczęli szukać idealnego kandydata i stwierdzili, że ich potrzeby najlepiej zaspokoi szkło superjonowe. To materiał zawierający jony, które po przyłożeniu napięcia można łatwo aktywować.
Uczeni napełnili niewielką strzykawkę takim szkłem, a następnie podgrzali igłę, by je roztopić. Później wycisnęli szkło na wzorzec. Gdy szkło stwardniało uzyskali szklaną kopię, którą nałożyli na srebrne podłoże i poddali działaniu 90 miliwoltów. Na srebrze powstał wytrawiony wzór odpowiadający kształtem szklanej kopii.
Profesor S. V. Sreenivasan z University of Texas mówi, że nowa technika jest bardzo obiecująca, jednak jej twórcy muszą najpierw wykazać, iż można ją wykorzystać przy masowej produkcji. To oznacza udowodnienie, że szklany wzór może być używany wielokrotnie.
Fang przyznaje, że jego technika jest wciąż dość kosztowna. Ciągle bowiem wymaga stworzenia matrycy-matki, a więc wykorzystania drogiego procesu litograficznego. Zauważa jednak, że wystarczy jedna taka matryca i jedna szklana „pieczątka". Dzięki niej można wykonać dziesiątki tysięcy niemal identycznych czujników. To fascynujące udoskonalenie już istniejących technik - mówi uczony.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Georgia Tech i Emory University opracowali nową rodzinę kontrastów do obrazowania, które wnikają do komórek bakteryjnych, podszywając się pod glukozę. Czynniki te, nazywane bazującymi na maltodekstrynie sondami do obrazowania (ang. maltodextrin-based imaging probes), pozwalają odróżnić infekcje bakteryjne od innych chorób zapalnych.
Te kontrasty zaspokajają zapotrzebowanie na sondy zapewniające dokładny obraz niewielkiej liczby bakterii w warunkach in vivo, a także na produkty pozwalające odróżnić infekcje od innych patologii, np. nowotworu – podkreśla prof. Niren Murthy. Wyniki studium sfinansowanego m.in. przez Narodowe Instytuty Zdrowia ukazały się w piśmie Nature Materials.
Większość istniejących sond do obrazowania dociera do bakteryjnej ściany komórkowej i nie może wniknąć do środka, jednak kontrasty oparte na maltodekstrynie są traktowane przez mikroorganizmy jak pokarm, dzięki czemu mogą osiągać wysokie stężenia wewnątrz bakterii.
Kontrasty nowego typu uzyskuje się, łącząc barwnik z maltoheksaozą, która stanowi główne źródło glukozy dla bakterii. Czynnik kontrastowy trafia do bakterii za pośrednictwem transportera maltodekstryny (występuje on w komórkach bakteryjnych, lecz nie ssaczych). Zgodnie z naszą wiedzą, to pierwszy pokaz metody dostarczania milimolowych stężeń substancji obrazujących do bakterii. Podczas eksperymentów prowadzonych na szczurach naukowcy odkryli, że kontrast gromadził się w zakażonych bakteriami tkankach i był skutecznie usuwany z tkanek zdrowych. Pomiędzy zainfekowanymi i niezainfekowanymi tkankami zaobserwowano 42-krotną różnicę w intensywności fluorescencji. Co ważne, kontrast nie gromadził się w bakteriach tworzących prawidłową mikroflorę jelit. Nowy kontrast mógł wykryć milion żywych komórek bakteryjnych, podczas gdy obecnie wykorzystywane czynniki wymagają występowania przynajmniej 100 mln bakterii. W innym eksperymencie Murthy i inni stwierdzili, że sonda z dużą specyficznością odróżnia zakażenia bakteryjne od stanów zapalnych o innym podłożu. Okazało się bowiem, że tkanki zainfekowane E. coli świeciły 17-krotnie silniej od tkanek objętych stanem zapalnym, które nie zawierały bakterii. Amerykanie udowodnili również, że zarówno bakterie Gram-dodatnie, jak i Gram-ujemne pobierają kontrast oparty na maltodekstrynie o 3 rzędy wielkości szybciej od komórek ssaczych.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Gąsienice jedwabników, które karmi się liśćmi morwy z dodatkiem fluorescencyjnych barwników, produkują nici o interesujących barwach, np. rażąco różowej.
Doktorzy Natalia Tansil i Han Mingyong z Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) w Singapurze podkreślają, że metoda jest tania i prosta. Obecnie trwają rozmowy z potencjalnymi partnerami przemysłowymi, dzięki którym w ciągu kilku lat proces powinno się łatwo przeskalować i skomercjalizować. Ponieważ barwnik trafia do rdzenia nici, kolory utrzymują się dłużej niż przy tradycyjnym farbowaniu. Poza tym nie zużywa się tyle wody, a i zanieczyszczenie środowiska jest znacznie mniejsze. By produkt trafił na rynek, trzeba jeszcze rozszerzyć gamę dostępnych kolorów i zadbać o powtarzalność, także w zakresie intensywności barw.
Naukowcy widzą dla swojej dietetycznej metody również zastosowania na niwie medycyny. Czemu bowiem nie podawać żerującym gąsienicom Bombyx mori czegoś, co pozwoliłoby uzyskać nici, a następnie opatrunki ze związkami antybakteryjnymi, przeciwzapalnymi czy antykoagulantami? Badacze z Singapuru myślą też o gazach lub bandażach z substancjami działającymi jak czujniki.
W przeszłości fluorescencyjne nici wytwarzały jedwabniki zmodyfikowane genetycznie. W 1999 r. BBC opublikowało np. artykuł o dokonaniach zespołu prof. Hajime Moriego z Instytutu Technologii w Kioto, światowej stolicy kimona. Japońskie jedwabniki wytwarzały świecącą zieloną nić, ale nie o kolor tu właściwie chodziło. Naukowcy chcieli ulepszyć właściwości nici. Założyli, że gdyby po wprowadzeniu genu pozwalającego na wzmocnienie oprzędu świecenie znikło, świadczyłoby to o skutecznym podstawieniu jednego genu drugim.
Specjaliści z IMRE uzyskali niezmienione strukturalnie różowe, żółte czy pomarańczowe nici, które zaczynały świecić po potraktowaniu promieniami UV. Jedyną różnicą między proponowanym procesem a aktualnie stosowanymi metodami hodowli jest dodawanie barwnika do menu w ostatnich 4 dniach stadium larwalnego. Potem kolorowe kokony mogą już być zbierane i przetwarzane za pomocą zwykłych metod – opowiada rzecznik IMRE Eugene Low Ooi Meng.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Gdy tuż po wprowadzeniu zarodków do macicy podczas procedury zapłodnienia in vitro kobietom poprawiał nastrój profesjonalny klaun medyczny, szanse na zagnieżdżenie były niemal 2-krotnie wyższe. Okazało się, że w grupie z klaunem ciążę stwierdzono u 36% pacjentek, w porównaniu do 20% grupy kontrolnej.
W studium izraelskich lekarzy, którzy pracowali pod przewodnictwem doktora Shevacha Friedlera, uwzględniono 219 kobiet, a wyniki opublikowano w piśmie Fertility and Sterility.
Friedler z Assaf Harofeh Medical Centre podkreśla, że wpadł na pomysł swojego rocznego eksperymentu, czytając doniesienia o naturalnie odstresowującej funkcji śmiechu. Klaun pojawia się w klinice leczenia niepłodności od czasu do czasu, tak więc wśród 219 kobiet decydujących się na zapłodnienie in vitro połowa przechodziła procedurę w dniu odwiedzin komika, a połowa pod jego nieobecność.
W czasie dochodzenia do siebie po zabiegu panie z pierwszej grupy oglądały 15-min show. Jedną z osób układających scenariusz był Friedler, który w przeszłości terminował jak mim. Okazało się, że nawet gdy wzięto pod uwagę wszystkie inne czynniki potencjalnie wpływające na powodzenie IVF, np. wiek, przyczynę niepłodności i liczbę przenoszonych zarodków, nadal było widać, że kobiety przechodzące procedurę w dniu klauna częściej zachodziły w ciążę. Izraelczycy podkreślają, że w przyszłości trzeba będzie sprawdzić, czy podobne zjawisko zachodzi w przypadku innych metod zmniejszania stresu. Nie wiadomo bowiem, czy występy komika pomogły w ogóle poskromić zdenerwowanie. Jeśli nie, w grę wchodziłyby inny mechanizm niż początkowo podejrzewano.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.