這種微型晶片能在幾分鐘內診斷出心臟病發作
對於任何心臟病發作,時間都是至關重要的。 診斷得越快,心臟恢復血流的速度就越快,造成的傷害就越小,進而改善患者的預後。 但心臟病發作是一種棘手的疾病,其症狀因人而異。疑似心臟病發作的患者到急診室就診時,會接受一系列標準的血液檢查,其中包括肌酸激酶和肌鈣蛋白的檢測,這些生物標記物標誌著心肌損傷。 問題是,從實驗室獲得這些檢測結果可能需要一到兩個小時。
現在,約翰霍普金斯大學(JHU)的研究人員主導設計了一種微型晶片,它能在幾分鐘而不是幾小時內檢測出這些重要的生物標記物,即使它們的濃度很低,也能診斷出心臟病。 他們最近公佈了研究結果。
研究的第一作者、哈佛大學助理研究科學家鄭鵬(音譯)說:”心臟病發作需要立即進行醫療幹預,以改善患者的預後,但雖然早期診斷至關重要,但也非常具有挑戰性- -在臨床環境之外幾乎是不可能的。 “我們發明了一種新技術,可以快速準確地確定某人是否心臟病發作。 “
關鍵在於晶片獨特的”金屬表面”。 首先,在石英基底上以六角形排列單層聚苯乙烯珠。 金和二氧化矽的薄層交替沉積在上面,填充珠子之間的空隙,然後將珠子移除,留下奈米級金字塔形的金和二氧化矽元原子堆。
研究人員如何製造晶片。 右圖是用掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝的影像
金屬(金)和電介質(二氧化矽)的結合增強了晶片的電場和磁場,從而提高了拉曼光譜分析病人血液的能力。 拉曼光譜是一種化學分析技術,它利用光–波長範圍很廣的雷射–與物質的化學鍵相互作用,提供有關物質的詳細資訊。
晶片能在幾秒鐘內”看到”心臟病發作的生物標誌物,即使它們的濃度極低。 它的靈敏度足以在目前的檢測方法發現生物標記之前,或者在心臟病發作後很長時間才能檢測到生物標記。
伊山-巴曼(Ishan Barman)是哈佛大學機械工程系的生物工程師,他說:「我們談論的是速度、準確性,以及在醫院外進行測量的能力。未來,我們希望這能成為一種手持式儀器,就像星際迷航中的三棱鏡一樣,你只需滴一滴血,然後,瞧,幾秒鐘後,你就能得到檢測結果。
研究人員清楚預見到,未來將出現一種家用心臟病檢測儀。 研究人員說,概念驗證設備還可用於檢測癌症和傳染病、
巴曼說:”商業潛力巨大。沒有什麼能限制這種平台技術。”
這項研究發表在《Advanced Science》雜誌。