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新的3D打印技术降低了常见医学测试的成本

发布时间:2019-05-24 10:23:59 来源:

希望以更简单,更便宜的方式对医学诊断进行常规实验室测试并避免“洗碗”,这使得康涅狄格大学的研究人员开发出一种降低成本和时间的新技术。

他们的基于移液器的技术还可以帮助在农村或偏远地区进行某些医学检测,否则传统方法可能会非常昂贵且难以进行。

他们说,研究人员开发的3D打印移液管尖端测试利用了“长期以来一直是测量复杂基质中蛋白质,病原体,抗体和其他生物分子的黄金标准”。该方法仍然采用酶联免疫吸附测定,也称为ELISA,但是通过不同的途径。他们在最近在线发表在分析化学的论文中详述了他们的发现。

30年或更长时间,ELISA已被用于测试血液,细胞和其他生物样本,从某些癌症到艾滋病毒,从莱姆病到恶性贫血。

传统的ELISA检测在96孔微孔板上进行; 每个孔作为单独的测试室工作,其中样品可以与各种试剂组合,然后通常通过改变颜色与样品反应。然后,技术人员可以根据反应过程中产生的颜色强度分析样品是否含有特定疾病或病症的指标。

虽然有效和准确,但用于运行ELISA的设备很昂贵 - 通常需要花费数千美元安装在实验室中 - 并且需要专门的培训来进行测试,因为不正确的技术会导致不正确的结果。在实际测试中使用的药剂 - 通常是各种形式的抗体 - 也可能是昂贵的。

像许多研究实验室一样,James Rusling的化学实验室,研究助理Mohamed Sharafeldin和他的主要合作者,Karteek Kadimisetty '18博士,开展了他们的工作,没有自动ELISA洗衣机,这意味着用于测试的板材必须手动清洗 - 这是一个耗时且困难的过程。

“ELISA洗涤技术需要永远,”Sharafeldin说,他目前正在攻读化学博士学位。“这非常艰难,特别是像我们这样的实验室。我们没有那种花哨的洗衣机。”

当Kadimisetty有一天运行ELISA时,他提到,“我希望做ELISA,就像移液一样简单。” 随之而来的评论是以下内容的推动:用于常用移液器的3D打印适配器的设计,可以在移液管尖端进行ELISA测试,无需传统的ELISA板和随之而来的昂贵设备。

每个一次性移液管尖端代表ELISA板上的一个微孔; 研究人员还设计了一个多尖端版本,允许同时移取八个吸头。这些尖端贴合在实验室环境中使用的大多数移液器上,使得液体处理比使用标准ELISA板更容易。

“我们不想在传统的ELISA中做出重大改变;我们只是进行了工程控制的改变,”Sharafeldin说。“因此,基础是相同的。我们使用与传统或传统ELISA相同浓度的相同抗体,因此我们使用相同的方案。任何可以通过常规ELISA运行的都可以通过这种方式运行,更便宜,更快捷和便捷的优势。“

研究人员测试了前列腺癌患者样本上的移液器吸头,发现不仅测试结果与ELISA测试一样准确,他们能够以测试剂量的十分之一进行测试 - 显着降低测试的总体成本 - 而且只是一小部分时间。由具有不同技能水平的不同用户进行的测试最终证明了相同的结果。

传统的ELISA板微孔每个容纳400微升流体,但测量测试结果所需的反应仅发生在孔的塑料壁上。虽然3D打印的ELISA探针只能容纳50微升,但是尖端内的储库设计显着增加了反应发生的表面积,使研究人员可以使用更少的昂贵抗体进行测试,并显着减少处理测试和阅读结果所需的时间。

“在这里,我们有一个腔室,反应在所有点发生,”Sharafeldin说,指的是移液器吸头设计。“这减少了分析的时间,这是一个重要的事情,因为ELISA分析需要5到8个小时才能运行。这个分析可以在90分钟内完成。”

移液器吸头也不需要昂贵或复杂的读板器来确定测试结果,如ELISA测试所做的那样。在前列腺癌样本的试验中,通过拍摄手机照片并使用测量图像颜色强度的免费应用程序准确读取移液器吸头结果。

Sharafeldin说,好处是使用移液器吸头进行测试的用户不一定是科学家; 他们只需要简单的移液指示,然后拍照并将其发送给技术人员,他们可以远程读取结果以帮助进行诊断 - 可能在农村或偏远地区提供新的,低成本的测试选项,建立传统的ELISA实验室将证明具有挑战性和昂贵

虽然需要进行额外的样品测试,但Sharafeldin对移液器吸头设计未来降低成本的潜力持乐观态度。他还与工程师合作设计了一种自动化的真空辅助移液器,可以进一步简化移液器吸头的使用和进行ELISA测试,并且可以比传统的ELISA设备低得多的成本。

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