Smple打印方法创造有效的疾病检测工具

资源：

冲绳科学研究院（OIST）研究生院

概要：

研究人员开发了一种简单的打印方法来创建有效的疾病检测工具。

医学领域一直在寻求更好的疾病诊断工具 - 更简单，更快速和更便宜的技术来增强患者治疗和预后。目前，微流体生物测定装置是允许临床医生测量患者生物样品（例如血液）内疾病生物标志物浓度的首选诊断工具。它们可以基于样品中生物标志物浓度与正常水平的比较来指示疾病的可能性。为了检测该浓度，患者的样品通过含有固定的生物受体的表面，或附着于该表面的“生物标记捕获”分子。研究人员可以记录生物标志物丰度，判断水平是否正常，并进行诊断。由于这些装置的效率依赖于附着的生物感受器的完整性和功能性，固定这些生物受体而不造成损害已经证明是艰巨的。

在过去二十年中，已经建立了使用橡皮戳来固定生物受体的微接触印刷，作为创建多种应用的多种测定法的可靠方法。然而，这种方法也有其缺点，特别是当在纳米尺度上使用蛋白质和DNA统治的规模时。在这个规模上，无论是通过变形印记还是损坏生物感受器，目前使用的苛刻和精心设计的技术都会损害设备的分辨率，从而产生一些难以管理的用于诊断或其他应用的数据。然而，在杂志“分析师”杂志最近发表的一篇文章中，冲绳科技大学研究生院（OIST）的研究人员描述了一系列新的打印步骤，以纠正这些问题。

微型/生物/纳米流体学系的OIST博士生Shivani Sathish解释说，对于微接触印刷，您需要一个印章，墨水和表面，然后在表面上创建您的图案，就是这样简单。“他是论文第一作者。

邮票由聚二甲基硅氧烷制成，它是类似于日常邮票中使用的橡胶的柔性固体。油墨是由称为APTES的含硅和氧化物的分子组成的溶液，表面是玻璃。在用墨水涂上印章之后，将印模压在玻璃上，然后在短暂孵育后除去。结果是在玻璃上的APTES的图案层 - 具有或不具有APTES的区域的棋盘。接下来，包含配置成将流体引导通过指定路径的一个或多个微通道的微流体装置密封在图案化玻璃上。最后，生物受体与微流体通道内的APTES区域化学连接。该设备整体就如同邮票大小一样。

该系统现在可以用作诊断测定。为了进行测定，来自患者的流体样品通过附接到玻璃上的微流体装置输送。如果存在相关疾病生物标志物，则分子将“粘附”到含有生物感受器的区域。

APTES解决方案的重要性在于它的化学方便性。 Sathish女士解释说：“根据您感兴趣的生物受体，您只需选择合适的化学物质将分子与APTES连接起来。或者换句话说，可以使用一个印章来制备具有固定各种不同生物感受器的能力的测定法 - 一个印章允许在单个表面上进行多次测试和诊断。该特征对于诊断诸如癌症的复杂疾病是有利的，其依赖于可以检测多个标记物来改善诊断的测试。

在他们的研究中，Sathish女士及其同事开发了一种改进的技术，以创建在纳米级使用的最佳疾病诊断装置。在这里，他们首先使用水中由APTES制成的墨水制成APTES的纳米尺度特征，而不是苛刻的化学物质，，消除了邮票膨胀问题。 然后，在图案化APTES并附着微流体装置之后，作为该方法的最后一步，它们将生物感受器固定在表面上。 通过附加生物感受器的最后一步，研究人员避免将其暴露于极端和有害的条件下。 然后，他们通过运行测定法来捕获生物标志物白细胞介素6和人类c反应蛋白，证明了最终装置的功效，这两种物质通常在炎症期间在体内升高。

研究主管沉阳教授解释说：“最终的目标是创建一个点护理装置。

“如果您的生物感受器预先固定在微流体设备中，那么您可以在需要时将其用作诊断工具，”Sathish女士继续说。 “[最终]而不是整个临床团队处理你的样本...我们希望病人可以在家里自己做。”