Toen een hiv-uitbraak in 2015 het landelijke Scott County in Indiana trof de schaars bemande gezondheidsafdeling was uitgerekt om gevallen onder een hele gemeenschap te bevestigen met laboratoriumtests die niet draagbaar zijn en het weken kan duren om resultaten terug te geven.

Dit betekende dat het meer dan een jaar duurde om 235 hiv-gevallen voor het gebied te bevestigen. Zelfs thuistests voor hiv vereisen momenteel dat een persoon een paar maanden wacht na een mogelijke infectie voordat hij zichzelf test.

Wat als patiënten zichzelf thuis betrouwbaar zouden kunnen testen en binnen enkele minuten de resultaten zouden kennen, na minder dan een paar weken van een infectie?

Een handheld diagnostisch hulpmiddel gemaakt van papier heeft al die snelheid en zou niet alleen werken voor hiv, maar vele andere infectieziekten. Het gebruik ervan zou zijn als het doen van uw eigen zwangerschapstest.

Jacqueline Linnes, een assistent-professor biomedische technologie aan de Purdue University, heeft met haar team technologie ontwikkeld die laboratoriumdetectietests zowel sneller als draagbaar zou maken, dankzij de inherente eigenschappen van papier.

Het eerste op papier gebaseerde apparaat uit het laboratorium van Linnes kan binnen 90 minuten hiv-nucleïnezuren detecteren in het bloed van een vingerprik. Haar lab werkt aan het gebruik van hetzelfde platform voor het opsporen van andere ziekten, variërend van kinkhoest tot cholera, omdat het proces van het extraheren van ziekteverwekkers uit een monster met papier hetzelfde zou zijn.

Het apparaat is tot nu toe ontworpen om specifiek de uitdagingen aan te gaan met snellere ziektedetectie in landen als Kenia en Haïti, die worstelen met het betalen van de kosten van het runnen van laboratoriumfaciliteiten, het onderhouden van een constante stroomvoorziening en het trainen van personeel om resultaten te interpreteren die soms onnauwkeurig zijn.

"In landelijke gebieden, een lokale voorziening voor hiv-zorg kan wel 10 mijl ver zijn met slecht vervoer en slechte communicatie, zoveel patiënten die in behandeling zijn, geven het op en keren niet meer terug naar gezondheidsfaciliteiten voor controle van de behandeling, " zei Eddy Odari, een professor in biomedisch onderzoek aan de Jomo Kenyatta University in Kenia, die diagnostische tests voor humane pathogene virussen ontwikkelt en evalueert.

"Dergelijke patiënten die niet terugkeren, zijn in verband gebracht met suboptimale hiv-behandeling en verhoogde resistentie tegen eerstelijns antiretrovirale therapie, wat kan leiden tot een populatie met overgedragen resistentie, ' zei Odari.

Als een betaalbaar en nauwkeurig apparaat zou kunnen werken op een laag genoeg vermogen om ziekten ter plaatse op te sporen voor deze landen, dan kan het ook nuttig zijn voor gemeenschappen in de VS met beperkt personeel en faciliteiten die ver uit elkaar liggen.

Linnes en haar medewerkers zijn van plan om het nut van het apparaat voor plattelandsgebieden van Indiana te onderzoeken, naast hiv in Kenia en cholera in Haïti.

"Het idee is om sneller te detecteren wat een infectie veroorzaakt voor patiënten, zowel in delen van de wereld waar de laboratoriumfaciliteiten in de buurt zijn, en in gebieden die dat niet doen, " zei Linnes, die gespecialiseerd is in het bouwen van point-of-care diagnostische hulpmiddelen voor het veld.

De afgelopen 30 jaar, onderzoekers hebben op papier gebaseerde apparaten onderzocht voor snellere diagnostiek omdat papierachtige materialen, zoals glasvezel en cellulose, zijn robuust en staan ​​bekend als pomp.

Dit betekent dat papier monsters kan dragen, zoals bloed of water, zonder alle externe apparatuur die nodig is in een laboratorium om de nucleïnezuren van een ziekteverwekker te scheiden en kopieën te maken, of "versterk" ze, voor detectie.

"'Papier' is een brede term voor een poreus materiaal dat vloeistof mee kan trekken, niet alleen het type waarop u kunt schrijven. Pleisterblokken zijn papierachtig, bijvoorbeeld, "Zei Linnes. "Het nadeel is dat papier geen controle heeft."

Om deze reden, de meeste op papier gebaseerde apparaten die op nucleïnezuuramplificatie vertrouwen, bevinden zich nog in een zeer vroeg stadium. Het laboratorium van Linnes heeft gewerkt aan het versnellen van de werking van deze apparaten in het veld door het aantal stappen te verminderen dat nodig is om ziekteverwekkers te scheiden van een monster dat op papier is geladen.

Tot dusver, Linnes' lab en andere onderzoekers van Purdue hebben deze stappen verminderd door middel van een elektronische printplaat die waskleppen verwarmt van onder ingewikkelde papierkanalen, het regelen van de stroom van een monster in één stap in plaats van meerdere stappen. Het proces begint met het toevoegen van buffervloeistof aan een vingerprik bloed in een injectieflacon, en giet de flacon vervolgens in een gat in het papier.

Als er een band op het uiteinde van de papierstrook verschijnt nadat een monster is geladen, naast de controleband, dan heeft een persoon positief getest op een ziekte.

Omdat het lezen van een papieren strook gemakkelijk en goedkoop is, er zou niet echt een noodzaak zijn voor de technologie om digitaal te gaan.

Maar Linnes en haar medewerkers hebben gewerkt aan een ander probleem dat om een ​​digitale oplossing vraagt:weten hoe goed iemand reageert op de behandeling van een infectieziekte.

Via een bedrijf dat Linnes mede heeft opgericht, OmniVis, Purdue-onderzoekers onderzoeken het gebruik van smartphonetechnologie om hiv in het lichaam te kwantificeren.

"Als je antiretrovirale medicijnen gebruikt en je lichaam reageert goed, dan zou de hoeveelheid virus laag zijn, maar als je resistent bent tegen de medicijnen, dan zou de hoeveelheid virus toenemen, ' zei Linnes.

Patenten voor het op papier gebaseerde apparaat zijn ingediend via het Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization.