Бумажный датчик мгновенно диагностирует сердечный приступ

Ученые из Университета Джона Хопкинса, США, разработали миниатюрное устройство, позволяющее в считанные минуты выявить сердечный приступ. В перспективе технологию можно будет использовать даже в домашних условиях.

Результаты экспериментальной разработки, которая может быть также модифицирована для выявления инфекционных заболеваний и биомаркеров рака, опубликована в журнале Advanced Science.

Хотя, по оценкам, только в Соединенных Штатах ежегодно у 800 000 с лишним человек случаются сердечные приступы, сердечные приступы остаются одним из самых сложных состояний для диагностики. Пациентам с подозрением на сердечный приступ обычно назначают комбинацию тестов для подтверждения диагноза — начиная с электрокардиограммы для измерения электрической активности сердца, процедура, которая занимает около пяти минут, и анализов крови для выявления признаков сердечного приступа, когда лабораторные анализы могут занять не менее часа.

Анализ крови с помощью инновационного чипа позволяет диагностировать заболевание за минуты, а не за часы, и может быть адаптирован для использования специалистами службы экстренного реагирования или даже дома.

«Мы создали новую технологию, которая позволяет быстро и точно установить, есть ли  сердечный приступ», - рассказывает ведущий автор исследования Пэн Чжэн, младший научный сотрудник Университета Джона Хопкинса.

Чжэн и его коллеги разрабатывают диагностические инструменты с помощью биофотоники, используя лазерный луч для обнаружения биомаркеров, которые являются реакциями организма на различные состояния.

Сердцем данного изобретения является крошечный датчик на бумажной основе с новаторской наноструктурированной поверхностью, на которой анализируется кровь и обнаруживается сердечный тропонин I (cTnI) -  белок, который высвобождается в кровоток при повреждении сердечной мышцы.

Платформа работает на основе двух технологий: алгоритмов глубокого обучения и передовой химии амплификации наночастиц. Алгоритмы ИИ анализируют изображения, полученные вертикальным анализатором потока, чтобы улучшить обнаружение белка cTnI.

«Метаповерхность» чипа усиливает электрические и магнитные сигналы во время анализа рамановской спектроскопией, делая биомаркеры сердечного приступа видимыми за считанные секунды, даже в сверхнизких концентрациях.

Этот инструмент достаточно чувствителен, чтобы выявлять биомаркеры сердечного приступа, которые могут вообще не обнаруживаться с помощью текущих тестов или обнаруживаться гораздо позже во время приступа.

Созданный исследователями автономный анализ крови дает результаты за пять-семь минут. Аналогичный лабораторный тест занимает около часа. По словам ученых, чип также более точен и доступен, чем современные методы. 

Недорогой и портативный прибор предназначен для быстрой диагностики острого инфаркта миокарда в различных условиях — от больниц до машин скорой помощи.

В ближайшее время ученые планируют усовершенствовать анализ крови и провести более масштабные клинические испытания.

Марина КЫН