حملات قلبی عامل اصلی مرگ و میر در سراسر جهان است. تشخیص زودهنگام برای نجات زندگی بسیار مهم است. با این حال، آزمایش های آزمایشگاهی استاندارد میتواند زمانبر و پرهزینه باشد.
برای رفع این مشکل، محققان دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس، یک حسگر کاغذی ارزان قیمت برای تشخیص بیومارکر برای حملات قلبی ایجاد کرده اند. توسعه دهندگان می گویند که برای ارائه نتایج سریع تنها در 15 دقیقه طراحی شده است.
آیدوگان اوزجان، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: “ما هیجان زده ایم که این راه حل کم هزینه و قابل حمل را معرفی کنیم که شکاف بین تشخیص های آزمایشگاهی مرکزی و آزمایش های نقطه ای مراقبت را پر میکند.”
پلت فرم مبتنی بر کاغذ ما، که با یادگیری عمیق طراحی شده است، جایگزین موثری برای ابزارهای حجیم و گران قیمتی است که در حال حاضر در بیمارستان ها استفاده می شوند. این نوید ارائه تشخیص های پیشرفته قلبی را برای جمعیت های تحت پوشش در سراسر جهان دارد.
توسط الگوریتم های یادگیری عمیق طراحی شده است
محققان یک سنجش جریان عمودی مبتنی بر کاغذ (VFA) طراحی کرده اند. تروپونین I (cTnI) قلبی را شناسایی می کند، پروتئینی که در جریان آسیب عضله قلب در جریان خون آزاد می شود. این پلت فرم نوآورانه ترکیبی از دو فناوری قدرتمند است: الگوریتم های یادگیری عمیق و شیمی تقویت نانوذرات پیشرفته. در این پلتفرم، الگوریتم ها برای تجزیه و تحلیل تصاویر گرفته شده توسط سیستم VFA و افزایش تشخیص cTnI استفاده می شوند.
جالب اینجاست که این حسگر پتانسیل دستیابی به “حد تشخیص حداقل 0.2 پیکوگرم در میلی لیتر (pg/mL) را دارد.”
محققان بیان میکنند که حساسیت استثنایی این پلتفرم بسیار فراتر از حساسیت دستگاه های موجود در نقطه مراقبت است. این ابزار “نیازهای بالینی” را برای شناسایی مقادیر بسیار کمی از پروتئین تروپونین در جریان خون برآورده می کند. این تشخیص دقیق ممکن است راه را برای تشخیص زودهنگام انفارکتوس حاد میوکارد (AMI) یا حمله قلبی هموار کند.
کم هزینه
سیستم hs-VFA در دو مرحله کار می کند. در مرحله ایمونواسی، آزمایش پروتئین cTnI را در نمونه خون شناسایی می کند. برای این کار، از ذرات ریز طلا که به مولکول های دیگر متصل شده اند برای اتصال به پروتئین cTnI استفاده می کند.
در مرحله دوم، مرحله تقویت سیگنال، ذرات طلا یک واکنش شیمیایی را ایجاد می کند که تغییر رنگ ایجاد می کند. سپس یک دستگاه قابل حمل مخصوص از این تغییر رنگ عکس می گیرد. الگوریتم های یادگیری عمیق برای تجزیه و تحلیل این تصاویر و حساس تر و دقیق تر کردن آزمون استفاده می شود.
تیم دریافتند که نتایج آزمایش hs-VFA بسیار شبیه به نتایج آزمایش های آزمایشگاهی سنتی است. این قابلیت اطمینان تست hs-VFA را به نمایش گذاشت. همچنین، این سیستم می تواند سطوح مختلف cTnI، از بسیار کم تا بسیار زیاد (0.2 pg/mL تا 100 نانوگرم در میلی لیتر (ng/mL) را شناسایی کند.
از نظر هزینه، سنجش مبتنی بر کاغذ کمتر از 4 دلار در هر تست قیمت دارد، در حالی که خواننده قابل حمل تقریباً 170 دلار در هر واحد هزینه دارد. این مقرون به صرفه بودن ممکن است برای محیط های محدود به منابع ارزشمند باشد.
هان در بیانیه مطبوعاتی افزود: “هدف ما طراحی سیستمی بود که نه تنها در بیمارستان ها بلکه در درمانگاه ها، داروخانه ها و حتی در آمبولانس ها نیز قابل استفاده باشد. توانایی تشخیص سریع و کمی کردن سطح تروپونین در تنظیمات مختلف میتواند درمان سریعتر و مؤثرتری را برای بیماران حمله قلبی، به ویژه در مرحله حیاتی مراقبت های پیش بیمارستانی، امکان پذیر کند.”