Специалисты из Института биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН, Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины ФМБА России и Городской клинической больницы №29 имени Н.Э. Баумана разработали лабораторию-на-картридже. Система позволяет проводить комплексный анализ всего за 25 минут.
Традиционный иммуноферментный анализ (ИФА), несмотря на высокую точность, имеет ряд существенных ограничений: требует значительного времени на исследование, участия квалифицированного персонала и использования крупногабаритного лабораторного оборудования.
Разработчики преодолели эти ограничения, создав автоматизированную систему, которая существенно ускоряет процесс диагностики и делает его более доступным. В основе разработки — многослойный одноразовый картридж, конструкция которого позволяет реализовывать ИФА на магнитных микрочастицах и включает следующие компоненты:
- систему роторных клапанов (два независимых механизма), предотвращающих смешивание реагентов;
- реакционную камеру со специальной пористой мембраной;
- электрохимический сенсор для регистрации сигналов.
Управление системой потоков осуществляет внешним контроллером, который создает вакуум для перемещения жидкостей, а точное позиционирование клапанов реализовано через прецизионный поворотный привод. Дополнительно процесс ускоряет вибрационная платформа, поддерживающая частицы во взвешенном состоянии.
Система позволяет определять ключевые показатели состояния сердца, в частности уровень NT-proBNP — белка, концентрация которого возрастает при сердечной недостаточности. Этот маркер вырабатывается в сердечной мышце при ее избыточном растяжении и перегрузке.
Эффективность системы подтверждена тестированием на образцах сыворотки крови пациентов кардиологического отделения ГКБ №29 им. Н.Э. Баумана в клинически значимом диапазоне от 0 до 30 нг/мл. Исследования продемонстрировали высокую точность измерений, хорошую воспроизводимость результатов и чувствительность, достаточную для практического применения. При этом показатели системы сопоставимы с эталонными лабораторными методами, отмечают ученые.
«Разработка отличается универсальностью: меняя только иммунореагенты в картридже, систему можно перенастраивать для определения различных белковых биомаркеров — не только сердечных, но и инфекционных, онкологических и других. Это открывает широкие перспективы для внедрения технологии в отделения неотложной помощи, поликлиники, а также для создания портативных диагностических устройств, которые можно будет использовать непосредственно у постели больного», — подводит итог один из авторов работы, старший научный сотрудник ИБХФ РАН, кандидат химических наук Ольга Николаевна Сорокина.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации и Федерального медико-биологического агентства.