Een innovatie aan de Purdue University zou een zeer gevoelige detectie van een infectieziekte zoals HIV of kinkhoest mogelijk kunnen maken met behulp van een goedkope, geautomatiseerd, point-of-care test vergelijkbaar in verpakking met een zwangerschapstest.

De op papier gebaseerde test kan ultragevoelige detectie van ziekteverwekkers mogelijk maken met minimale gebruikersinteractie en zonder de test naar een laboratorium te hoeven sturen en op resultaten te wachten.

Jacqueline Linnes, een assistent-professor in Purdue's Weldon School of Biomedical Engineering, ontwikkelt de technologie met behulp van nucleïnezuuramplificatietests (NAAT) op papier, dat is een moleculaire techniek die wordt gebruikt om een ​​bepaald virus of bacterieel pathogeen in een bloedmonster te detecteren, weefsel of lichaamsvloeistof. Andere mede-uitvinders van de technologie zijn Megan Chiu en Rui Shen, twee bachelorstudenten, en Elisabeth Philips, Kristin Byers en Orlando Hoilett, afgestudeerde studenten, allemaal in Purdue's College of Engineering.

"Bestaande NAAT's vereisen vaak het gebruik van een grote, omvangrijk instrument dat complexe, spuitgegoten plastic cartridges die elk $ 30 of meer kunnen kosten, meer dan twee keer zo duur als laboratoriumtests met hoge doorvoer, ' zei Linnes.

Linnes zei dat de huidige op papier gebaseerde NAAT's beperkingen met zich meebrengen.

"Andere onderzoekslaboratoria hebben op papier gebaseerde NAAT's ontwikkeld die meerdere, door de gebruiker geactiveerde stappen om het monster van preparatie naar amplificatie en vervolgens naar detectiesubsystemen te verplaatsen, " zei Linnes. "Deze door de gebruiker geïnitieerde stappen zijn punten van potentiële fouten die kunnen leiden tot monsterverontreiniging en tot ongecontroleerde timing van amplificatiereacties. Met onze technologie streven we ernaar om elke stap te integreren in een enkele, goedkoop, geautomatiseerd proces."

Het Linnes Lab is gespecialiseerd in het ontwikkelen van ultragevoelige, goedkoop, point-of-care-diagnostiek door gebruik te maken van de vloeistofstroomeigenschappen van papier en was. Het Linnes Lab heeft een technologie ontwikkeld om wax-inktkleppen te printen die openen en sluiten met plaatselijke verwarming om reacties in meerdere stappen mogelijk te maken binnen een enkele op papier gebaseerde test.

"Single-step point-of-care diagnostiek zoals tests voor zwangerschap en malaria gebruiken capillaire werking in papier om vloeistoffen langs een detectiepad te verplaatsen, "Zei Linnes. "Helaas, de meeste ziektediagnoses vereisen veel gecompliceerdere meerstapsreacties dan deze eenvoudige papieren tests kunnen uitvoeren."

Met de technologie die wordt ontwikkeld, kunnen amplificatiereagentia op papier worden afgedrukt en worden uitgeschakeld voor bepaalde gendoelen, om verschillende ziekten op te sporen of zelfs dezelfde ziekteverwekker op te sporen en te kijken of deze antibioticaresistent is.

De innovatie bestrijdt het probleem van het gedurende een bepaalde tijd moeten incuberen van de ziekteverwekker, verplaats het monster vervolgens naar een aparte detectie, het elimineren van overmatige gebruikersinteractie.

"NAAT's vereisen dat de betreffende ziekteverwekker 15-30 minuten incubeert, soms langer voor detectie, Linnes zei. "Onze technologie heeft temperatuurgecontroleerde waskleppen die de fluïdica op het papier in het apparaat automatiseren. De kleppen kunnen de vloeistof opvangen en incuberen voor amplificatie. Eenmaal geïncubeerd, de kleppen kunnen worden verwarmd door weerstanden die op de achterkant van het papier zijn gedrukt, zodat de vloeistof stroomafwaarts kan gaan naar een laterale stromingstest. Deze definitieve detectie is net zo eenvoudig als het visualiseren van een lijn op een zwangerschapstest."

Linnes zei dat de afzonderlijke componenten van het apparaat met succes zijn getest.

"We hebben elk onderdeel van het apparaat afzonderlijk getest met succesvolle resultaten. Ons doel is om volledige integratietests uit te voeren wanneer alles dit jaar in elkaar is gezet, " zei ze. Het oorspronkelijke onderzoek voor dit project ontving financiering van de Bill &Melinda Gates Foundation Grand Challenges om te werken aan een platformtest om hiv op te sporen. "We werken ook aan de detectie van cholera, een besmettelijke en vaak dodelijke diarreeziekte, in Haïti, evenals Bordetella pertussis, dat is kinkhoest."