Stel je voor dat je een apparaat draagt ​​dat continu je zweet of bloed analyseert op verschillende soorten biomarkers, zoals eiwitten die aantonen dat u mogelijk borstkanker of longkanker heeft.

De ingenieurs van Rutgers hebben biosensortechnologie uitgevonden - bekend als een lab op een chip - die kan worden gebruikt in draagbare of draagbare apparaten om uw gezondheid en blootstelling aan gevaarlijke bacteriën te bewaken, virussen en verontreinigende stoffen.

"Dit is echt belangrijk in de context van gepersonaliseerde geneeskunde of gepersonaliseerde gezondheidsmonitoring, " zei Mehdi Javanmard, een assistent-professor bij de afdeling Electrical and Computer Engineering aan de Rutgers University-New Brunswick. "Onze technologie maakt echte labs op chips mogelijk. We hebben het over platforms ter grootte van een USB-flashstation of iets dat kan worden geïntegreerd in een Apple Watch, bijvoorbeeld, of een Fitbit."

Een studie die de uitvinding beschrijft, werd onlangs benadrukt op de omslag van Lab op een chip , een tijdschrift gepubliceerd door de Royal Society of Chemistry.

De technologie, waarbij microdeeltjes elektronisch worden gebarcodeerd, hen een streepjescode geven die hen identificeert, kan worden gebruikt om te testen op gezondheids- en ziekte-indicatoren, bacteriën en virussen, samen met lucht en andere verontreinigingen, zei Javanmar, senior auteur van de studie.

In de afgelopen decennia, onderzoek naar biomarkers - indicatoren van gezondheid en ziekte zoals eiwitten of DNA-moleculen - heeft de complexe aard van de moleculaire mechanismen achter menselijke ziekten aan het licht gebracht. Dat heeft het belang vergroot van het gelijktijdig testen van lichaamsvloeistoffen voor tal van biomarkers, zegt de studie.

"Eén biomarker is vaak onvoldoende om een ​​specifieke ziekte te lokaliseren vanwege de heterogene aard van verschillende soorten ziekten, zoals hartaandoeningen, kanker en ontstekingsziekten, zei Javanmard, die werkt in de School of Engineering. "Om een ​​nauwkeurige diagnose en nauwkeurig beheer van verschillende gezondheidsproblemen te krijgen, je moet meerdere biomarkers tegelijk kunnen analyseren."

Bekende biomarkers zijn onder meer het prostaatspecifieke antigeen (PSA), een eiwit dat wordt gegenereerd door prostaatkliercellen. Mannen met prostaatkanker hebben vaak verhoogde PSA-waarden, volgens het National Cancer Institute. Het humaan choriongonadotrofine (hCG) hormoon, een andere veel voorkomende biomarker, wordt gemeten in zwangerschapstestkits voor thuis.

Omvangrijke optische instrumenten zijn de state-of-the-art technologie voor het detecteren en meten van biomarkers, maar ze zijn te groot om te dragen of toe te voegen aan een draagbaar apparaat, zei Javanmard.

Elektronische detectie van microdeeltjes zorgt voor ultracompacte instrumenten die nodig zijn voor draagbare apparaten. De techniek van de Rutgers-onderzoekers voor het coderen van deeltjes is, Voor de eerste keer, volledig elektronisch. Dat maakt het mogelijk om biosensoren te verkleinen tot de grootte van een draagbare band of een microchip, zegt de studie.

De technologie is meer dan 95 procent nauwkeurig in het identificeren van biomarkers en er wordt gewerkt aan fijnafstemming om het 100 procent nauwkeurig te maken. hij zei. Het team van Javanmard werkt ook aan draagbare detectie van micro-organismen, inclusief ziekteverwekkende bacteriën en virussen.

"Stel je een klein hulpmiddel voor dat een uitstrijkje kan analyseren van wat er op de deurknop van een badkamer of voordeur zit en griep of een breed scala aan andere virusdeeltjes kan detecteren, " zei hij. "Stel je voor dat je een salade bestelt in een restaurant en het test op E. coli of Salmonella-bacteriën."

Zo'n tool zou binnen ongeveer twee jaar commercieel beschikbaar kunnen zijn, en gezondheidsmonitoring en diagnostische instrumenten zouden binnen ongeveer vijf jaar beschikbaar kunnen zijn, zei Javanmard.