Читать «Будущее медицины: Ваше здоровье в ваших руках» онлайн - страница 200

Микрофлюидные устройства, известные как лаборатория на чипе, или миниатюрные общеаналитические системы (μTAS)¹², очень успешно применяются для ускорения диагностики инфекционных болезней. Инженеры из Корнельского университета использовали такую основанную на химии систему для диагностики вируса герпеса, вызывающего саркому Капоши, с помощью смартфона¹³. Дешевый фотодетектор для оптического считывания использовался в Руанде для диагностики ВИЧ у 70 пациентов (ошибка только в одном случае), на что ушло 20 минут. Его чувствительность и оригинальность можно сравнить с классическим тестом ИФА (иммуноферментным анализом)¹². Очень дешевая, высокопроизводительная диагностика с использованием бумажных анализаторов жидкостей, таких как кровь или моча, известных как μPAD¹², дает быстрые результаты и по инфекционным болезням, и по незаразным болезням¹⁴.

Но инновационное использование бумаги пошло дальше микрофлюидных устройств и двинулось в микроскопию. Поразительная инновация – экономичный микроскоп «оригами», изобретенный Ману Пракашем из Стэнфордского университета (рис. 14.4)^15–20. Он собирается из плоского листа бумаги за 10 минут. Фолдскоп, или сворачиваемый микроскоп, помещается в карман, не требует внешнего источника энергии, весит меньше двух 15-центовых монет и может увеличивать объект более чем в 2000 раз. Ему требуются крошечные линзы, которые стоят 56 центов, и трехвольтовая батарейка таблеточного типа за шесть центов, а также светодиод стоимостью 21 цент, клейкая лента и переключатель, все вместе – меньше $1. Было продемонстрировано, как он увеличивает Leishmania donovani, Trypanosoma cruzi, E. coli, Schistosoma haematobium, Giardia Lamblia и многих других бактерий и паразитов¹⁹.

Новые способы быстрого диагностирования малярии, которая убивает примерно 600 000 человек в год, указывают на общую тенденцию перехода на очень недорогие портативные диагностические инструменты^{10, 21–23}. Малярийные паразиты при переваривании гемоглобина производят железосодержащие кристаллы гемозоина²⁴. Кристаллы можно распознать через нанопузырьки, которые формируются и лопаются, когда зараженные клетки подвергаются воздействию лазерного излучения ближнего инфракрасного диапазона. Характерный звук позволяет выявить малярию (рис. 14.5) «подобно тому, как эсминец обнаруживает подводную лодку»²⁴. Этот анализ кожи дает мгновенные результаты, определяя малярию на любом ее этапе, без реагентов и без взятия проб крови, при этом поражает уровень его чувствительности: можно определить одну инфицированную клетку из 800 красных кровяных телец, без ложноположительных результатов. Это занимает 20 секунд и стоит 50 центов. Вначале результаты были проверены на мышах, сейчас уже давно идут клинические испытания. Еще одно устройство для диагностики малярии надевают на запястье, оно определяет малярийный пигмент гемозоин с помощью объединенного магнитного и оптического датчика, который может быть использован многократно²⁵. Есть и несколько новых способов диагностики малярии с использованием количественной полимеразной цепной реакции (ПЦР), для которой требуется капля крови, в частности, такой тест предлагает стартап Amplino. Особенно привлекательно применение ПЦР в портативных мобильных устройствах, таких как «Генный радар» компаний Nanobiosym²⁶, QuantuMDx и Biomene (рис. 14.6 и 14.7)^27–30. Возможность делать секвенирование в пунктах оказания медицинской помощи расширяет перспективы секвенирования ДНК с помощью портативных приборов на различные патогены, включая гонорею и другие заболевания, передаваемые половым путем, вирус Западного Нила, денге и туберкулез. Еще более простой способ – колориметрическая проба на туберкулез, малярию или ВИЧ, выполняемая на месте с использованием тестовой полоски и камеры смартфона. Этот метод разработан в Кембриджском университете (рис. 14.8)^{31, 32}.