Een nieuwe publicatie van Opto-Electronic Advances gaat in op wetenschappelijke en technische vooruitgang op het gebied van microchip-beeldvormingscytometrie (MIC) en toont de toepassingen van microchipbeeldvormingscytometrie die voor het publiek een meer economische, gebruiksvriendelijke en toegankelijke gezondheidszorg kunnen opleveren.

De economische globalisering en de vergrijzende bevolking van veel landen in de wereld genereren een enorme behoefte aan snelle en kosteneffectieve point-of-need laboratoriumtests. De afgelopen twee jaar heeft de hele wereld de uitdagingen van de COVID-19-pandemie aangepakt. De algemene bevolking in veel landen voert routinematig nucleïnezuurtests en/of snelle antigeentests uit voor screeningdoeleinden. Gezondheidswerkers hebben behoefte aan zuinigere en gebruiksvriendelijkere diagnostische testtools om hun zorgpraktijk te ondersteunen. Volksgezondheidsinstanties hebben ook krachtige diagnostische hulpmiddelen nodig om hen te helpen cruciale beleidsbeslissingen te nemen.

In een typische kliniekafspraak doorlopen laboratoriumtests procedures zoals laboratoriumaanvraag, monsterafname, monsterverwerking en rapportage. De gemiddelde doorlooptijd kan variëren van enkele uren tot enkele dagen. Voor veel ziektediagnoses en monitoring die onmiddellijke informatie en snelle besluitvorming vereisen, konden de traditionele technologie en workflow niet effectief voldoen aan de klinische behoeften.

Ondertussen is er de optie "snelle teststrip", zoals de COVID-antigeenteststrip en de hCG-zwangerschapsteststrip die onmiddellijke testresultaten oplevert. Deze snelteststrips worden een belangrijk diagnostisch hulpmiddel voor screening en monitoring, hoewel de toepassing van de teststrips meestal beperkt blijft tot kwalitatieve tests. Bovendien konden deze snelle teststrips, vanwege hun relatief lagere analytische gevoeligheid, geen biomarkers detecteren die een lage hoeveelheid in het monster hebben. Daarom is er een groeiende behoefte om een ​​kwantitatief, gebruiksvriendelijk en toegankelijk diagnostisch instrument en reagentia te ontwikkelen.

Gezien de opkomende zorgbehoeften komen wetenschappers en ingenieurs voortdurend met creatieve diagnostische oplossingen met behulp van een verscheidenheid aan technologische benaderingen. Van deze technologieën wordt microfluïdica een zeer waardevolle benadering om mogelijk aan veel van de vereisten te voldoen. Microchip-beeldvormingscytometrie op basis van microfluïdische technologieën is zo'n innovatief analytisch platform dat het landschap van het klinische laboratoriumtestveld kan veranderen.

Microchip Imaging Cytometry (MIC) is een platformtechnologie die snel menselijke biochemische stoffen zoals cellen, eiwitten en nucleïnezuren kan detecteren en analyseren. MIC-apparaten hebben de kenmerken van draagbaarheid, kosteneffectiviteit en aanpasbaarheid, terwijl ze kwantitatieve metingen leveren om te voldoen aan de behoeften van laboratoriumtests in verschillende zorgomgevingen. Op basis van het gebruik van microfluïdische chips heeft MIC minder monster nodig en kan de monstervoorbereiding automatisch worden voltooid. Daarom kunnen ze kwantitatieve testresultaten leveren door simpelweg een vingerprikspecimen te gebruiken. Het verminderde reagensverbruik en de kleinere vormfactor helpen ook de toegankelijkheid en betaalbaarheid van gezondheidszorgdiensten in afgelegen en beperkte omgevingen te verbeteren.

Het artikel bespreekt opmerkelijke klinische toepassingen van MIC-technologieën, zoals monitoring van hiv-patiënten, screening op sikkelziekte, diagnose van infectieziekten, enz. Afhankelijk van het niveau van automatisering en beeldregistratieformaten, werden MIC-apparaten ingedeeld in drie benaderingen:statische vloeistof (SCSF), statische-chip-bewegende-vloeistof (SCMF) en bewegende-chip-statische-vloeistof (MCSF). Helderveldbeeldvorming, fluorescentiebeeldvorming en lensvrije beeldvormingstechnieken zijn toegepast in MIC-systemen. Beeldacquisitietechnieken zoals tijdsvertragingsintegratie en tijdelijk gecodeerde excitatie bleken een hogere gevoeligheid te bereiken bij het detecteren van snel bewegende objecten bij weinig licht.

Vergeleken met traditionele flowcytometers analyseert MIC objecten zoals cellen en deeltjes via een relatief breed en ondiep microfluïdisch chipkanaal. Als resultaat van de baanbrekende ontwikkeling van halfgeleidersensorapparaten en informatietechnologie in de afgelopen jaren, kunnen de lichtbron- en beelddetectiecomponenten van MIC ook hogere opto-elektronische prestaties bereiken.

Dankzij de innovatie en ontwikkeling van biotechnologie, micro-nano-productie, halfgeleidermaterialen, informatietechnologie en andere gebieden, zal MIC in de toekomst belangrijkere klinische testtoepassingen vinden en de ontwikkeling bevorderen van zuiniger, gebruiksvriendelijker, en toegankelijke point-of-need-tests.

Recente ontwikkelingen op het gebied van fotonica, geïntegreerde optica en beeldtechnologieën beloven de gevoeligheid en functionaliteit van MIC-systemen te vergroten en tegelijkertijd hun omvang en kosten te verlagen. Met verschillende technieken kunnen kleuren direct op de silicium CMOS-beeldsensoren worden onderscheiden. Er is ook vooruitgang geboekt in de richting van detectoren met een hogere gevoeligheid door de integratie van enkelvoudige foton lawinediodes in standaard CMOS met microfluïdische systemen.

De ontwikkeling van MIC-apparaten moet gericht zijn op de volgende aspecten:1) het apparaat moet draagbaar zijn om geschikt te zijn voor diagnostische doeleinden in verschillende zorgscenario's, 2) het apparaat moet gemakkelijk te gebruiken zijn en snel steekproeven opleveren (bijv. 15 minuten), 3) de microfluïdische assemblage moet voorgeladen reagentia bevatten en wegwerpbaar zijn. Bovendien moeten de analytische prestaties van MIC-apparaten, zoals gevoeligheid, nauwkeurigheid, precisie en robuustheid, aan bepaalde testvereisten voldoen. Bij het ontwerp en de ontwikkeling van instrumenten en reagens moet met al deze aspecten rekening worden gehouden. Daarom moeten technisch ontwerp en ontwikkeling de verfijnde balans vinden tussen complexiteit, prestaties en kosten, om te voldoen aan de behoeften in de gezondheidszorg en om meer patiënten ten goede te komen. + Verder verkennen

Nieuw goedkoop apparaat detecteert snel en nauwkeurig Hepatitis C-infectie