בודה כותנה התקנים אנליטית
Summary
To investigate simple fabrication approaches for multiple assay needs, we created a fluid-absorbing channel system made of cotton material. This device was used to establish a multiple detection platform, and solve contamination issues that commonly affect lateral flow-based biomedical devices, for clinical urinalysis of nitrite, total protein, and urobilinogen.
Abstract
מכשיר אנליטי חזק, בעלות נמוכה צריך להיות ידידותי למשתמש, מהיר, ובמחיר סביר. מכשירים כאלה צריכים להיות מסוגלים גם לפעול עם דגימות נדירות ולספק מידע עבור טיפול ומעקב. הנה, אנחנו מדגימים את הפיתוח של בדיקת שתן מבוסס כותנה (כלומר, ניטריט, חלבון כולל, מבחני אורובילינוגן) מכשיר אנליטי המעסיק פורמט זרימה המבוססת לרוחב, והוא זול, מפוברק בקלות, מהיר, וניתן להשתמש בו כדי לנהל בדיקות מרובות ללא דאגות זיהום צולב. כותנה מורכבת של סיבי תאי עם מאפייני קליטה טבעיים שניתן למנף לניתוח מבוסס זרימה. תהליך הייצור פשוט אך אלגנטים של מכשיר אנליטי הכותנה המבוססת שלנו מתואר במחקר זה. ההסדר של כרית מבנה ולבדוק כותנה מנצל את הידרופוביות כוח הקליטה של כל חומר. בגלל מאפיינים פיזיים אלה, התוצאות colorimetric יכול לדבוק בעקשנות במבחןכָּרִית. מכשיר זה מאפשר לרופאים לקבל מידע קליני במועד ומראה פוטנציאל גדול ככלי להתערבות מוקדמת.
Introduction
התפתחות הצבע של טיפול (POC) מכשירים לאבחון כי הם סבירים, חזקים, ובקלות בשימוש הכרחי לשיפור 1,2 הבריאות העולמי. בפרט, מכשירים מורכבים מצעים תאיים (למשל, נייר, חוט, וכותנה) לספק פלטפורמות אנליטית מבטיחות לניתוח בעלות נמוכה בגלל ההמצאות בכל המקום שלהם, affordability, קל שימוש, חוסן, ואת היכולת לספק תוצאות מהירות 3-7.
הנה, אנחנו חושפים את הפיתוח של מכשיר אנליטי מבוסס כותנה המשתמש בפורמט זרימה המבוססת לרוחב בדיקת שתן. מכשיר אנליטי כותנה מבוססת זה מספק גישת זיהוי חלופית עם יתרונות מרכזיים: א) ייצור עם מאמץ אנושי מינימאלי; ii) בעלות נמוכה; iii) את היכולת לשמש לעריכה מרובה, מבחנים שונים בלי דאגות בין זיהום; . iv) עצמאות התקן, כלומר, את היכולת להריץ ללא ציוד נוסף ו / או חשמל; ו, נמהירות) (מבחני colorimetric ניתן להשלים בתוך 10 דקות).
המבנה מכשיר אנליטיים כותנה מבוססת זה יכול להיות מחולק לארבעה חלקים: i) כותנה כי הוא הידרופובי טבעי על שכבת הידרופובי החיצונית שלה; ii) כותנה כי הוא פנימי הידרופילי ומשמש כערוץ תחבורה עבור פתילה נוזלית; iii) סרט למינציה שקושר ודוחס הכותנה בשימוש אך מכילה קדח חורים עבור המיקום של רפידות תגובה / בדיקה; ו, ד) רפידות מבחן כרומטוגרפיה נייר, אשר מצופה / מוטבע עם ריאגנטים תגובתי, ממוקם על פני השטח החיצוני של כותנה (במיוחד, במרחב קדח מתוך הסרט למינציה) כאזורי תגובה עבור מבחני colorimetric (כלומר, ניטריט, החלבון הכולל, pH, מבחני אורובילינוגן) ולהציג תוצאות.
המנגנון שבבסיס של הבדיקה הוא כדלקמן. המכשיר אנליטיים מבוסס הכותנה הוא בקיע עם קווים חודרים חצי דרך המחלקהשעות של חומר הכותנה ליצור ערוץ זרימה המאפשר נוזל מדגם להגיע הרפידות תגובתי בשימוש. קצה הקליטה של מכשיר אנליטי הוא שקוע לתוך מדגם היעד, ואז הפתרון הוא רשע לאורך ערוץ fluidic מסוף קליטת רפידות הבדיקה (איור 1). בגלל עוצמת הקליטה של כרית המבחן היא גדולה יותר מזה של כותנה, פתרונות נספגו על ידי רפידות הבדיקה כלולות בתקיפות בתוך נייר כרית בדיקה כדי שאין הזרמה מחדש בחזרה לתוך תעלת fluidic, ותוצאות colorimetric ובהמשך מתקבעות על חומר משטח בדיקה. בסוף התגובה, תוצאות colorimetric נרשמות באמצעות סורק שולחני, ונותחו באמצעות תוכנת ניתוח התמונה.
Protocol
Representative Results
Discussion
צעדים קריטיים בפרוטוקול זה נכלל בקביעת השילוב המתאים של חומר כותנה (עם משתני הידרופוביות / hydrophilicity) ולסנן נייר (נייר סינון כרומטוגרפיה או נייר סינון כמוני). עיצוב המכשיר מתוכנן היטב והוצא להורג הופך את הביצועים הטובים ביותר מייחס עבור מבחני colorimetric. מתוצאות assay colorimetric …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי מענקי משרד של טייוואן המדע והטכנולוגיה (MOST 104-2628-E-007-001-MY3 (CMC)), ו Taichung ותיקי החולים הכללי (TCVGH-1056904C (MYH)).
Materials
| bovine serum albumin | Sigma-Aldrich, US | No. 9048468 | ≥ 99% |
| nitrite | Sigma-Aldrich, US | No. 7632000 | ≥ 99% |
| urobilinogen | Santa Cruz Bio, US | No. SC-296690 | |
| citrate | Sigma-Aldrich U.S | No. 6132043 | ≥ 99% |
| tetrabromophenol blue | Sigma-Aldrich U.S | No. 4430255 | ≥ 99% |
| sulfanilamide | Sigma-Aldrich U.S | No. 63741 | ≥ 99% |
| citric acid | Sigma-Aldrich U.S | No. 77929 | ≥ 99.5% |
| N-(1-naphthyl) ethylenediamine dihydrochloride | Sigma-Aldrich U.S | No. 1465254 | ≥ 98% |
| 4-(Dimethylamine)benzaldehyde | AlfaAesar, U.S | No. A11712 | ≥ 98% |
| Methyl Red sodium salt | sigma, U.S | No. 114502 | ≥95% |
| Bromothyle blue | sigma, U.S | No. 114413 | ≥95% |
| Shiseido Cleansing Cotton | Shiseido, Japan | No. 79014 | |
| chromatography paper | GE Healthcare Whatman, Springfield Mill, UK | No. 30306132 | |
| plastic substrate | lamination film, MAS | A4 | 216 mm × 303 mm |
| scanner | microtek scanmaker | i2400 | |
| paper cutter | Life paper cutter | No.306 | |
| laminator | AURORA | LM4231H | |
| laminator film | UNI LAMI | 4A |
References
- Yager, P., Domingo, G. J., Gerdes, J. Point-of-care diagnostics for global health. Annu. Rev. Biomed. Eng. 10, 107-144 (2008).
- Chin, C. D., Linder, V., Sia, S. K. Commercialization of microfluidic point-of-care diagnostic devices. Lab Chip. 12, 2118-2134 (2012).
- Lu, Y., Shi, W., Jiang, L., Qin, J., Lin, B. Rapid prototyping of paper-based microfluidics with wax for low-cost, portable bioassay. Electrophoresis. 30 (9), 1497-1500 (2009).
- Ballerini, D. R., Li, X., Shen, W. Flow control concepts for thread-based microfluidic devices. Biomicrofluidics. 5 (1), 014105 (2011).
- Lin, S., et al. Cotton-based Diagnostic Devices. Scientific reports. 4, 6976-6976 (2013).
- Hsu, M. Y., et al. Monitoring the VEGF level in aqueous humor of patients with ophthalmologically relevant diseases via ultrahigh sensitive paper-based ELISA. Biomaterials. 35 (12), 3729-3735 (2014).
- Hsu, M. Y., et al. Monitoring VEGF levels with low-volume sampling in major vision-threatening diseases: age-related macular degeneration and diabetic retinopathy. Lab Chip. 15 (11), 2357-2363 (2015).
- Kwok, D., Neumann, A. Contact angle measurement and contact angle interpretation. Adv. Colloid Interface Sci. 81 (3), 167-249 (1999).
- Martinez, A. W., Phillips, S. T., Butte, M. J., Whitesides, G. M. Patterned paper as a platform for inexpensive, low-volume, portable bioassays. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 46 (8), 1318-1320 (2007).
- Li, X., Tian, J. F., Shen, W. Quantitative biomarker assay with microfluidic paper-based analytical devices. Anal. Bioanal. Chem. 396 (1), 495-501 (2010).
- Coad, S., Friedman, B., Geoffrion, R. Understanding Urinalysis. medscape. 7 (3), 269-279 (2012).
- Kupka, T., et al. Accuracy of urine urobilinogen and bilirubin assays in predicting liver function test abnormalities. Ann. Emerg. Med. 16 (11), 1231-1235 (1987).
- Binder, L., et al. Failure of prediction of liver function test abnormalities with the urine urobilinogen and urine bilirubin assays. Arch. Pathol. Lab. Med. 113 (1), 73-76 (1989).
- Gubala, V., et al. Point of care diagnostics: status and future. Anal. chem. 84 (2), 487-515 (2011).
- Vaidya, V. S., et al. Urinary biomarkers for sensitive and specific detection of acute kidney injury in humans. Clin. Transl. Sci. 1 (3), 200-208 (2008).
