Wat als artsen niet alleen een diagnose van een COVID-19-infectie zouden kunnen stellen, maar ook kunnen vaststellen welke patiënten het grootste risico op overlijden lopen voordat er zich grote complicaties voordoen? Een wetenschapper van de Michigan State University gelooft dat nanotechnologie het antwoord kan zijn.

In een nieuwe krant Morteza Mahmoudi, universitair docent bij de afdeling Radiologie, Precision Health Program aan het MSU's College of Human Medicine, stelde een point-of-care diagnostisch platform voor dat nanodeeltjes of magnetische levitatie gebruikt om infectie te diagnosticeren en toekomstig risico te beoordelen.

"Zulke technologie zou niet alleen nuttig zijn om gezondheidscentra te beschermen tegen overweldiging, "Mahmoudi zei, "maar kan ook ernstige tekorten aan middelen voor de gezondheidszorg voorkomen, sterftecijfers minimaliseren en het beheer van toekomstige epidemieën en pandemieën verbeteren."

Het concept is gebaseerd op de verschillende niveaus van infectie en ziektestadia die de samenstelling van biologische vloeistoffen zoals tranen, speeksel, urine en plasma. Verschillende infecties en ziekten creëren verschillende patronen die specifiek zijn voor de virale belasting en het ziektestadium, enigszins vergelijkbaar met een vingerafdruk. Mahmoudi zei dat het kunnen identificeren en catalogiseren van die patronen de sleutel zou zijn tot elke doorbraak in diagnostische technologie.

Beginnen, De biologische vloeistof van een patiënt wordt ingebracht in een kleine verzameling nanodeeltjes van minder dan een duizendste van de diameter van een mensenhaar. Het unieke oppervlak van het deeltje verzamelt eiwitten, lipiden en andere moleculen uit de vloeistoffen in een patroon dat Mahmoudi een biomoleculaire corona noemt, of kroon.

"Door de samenstelling van de kronen aan het oppervlak van kleine deeltjes te analyseren, samen met statistische benaderingen, het platform kan een 'vingerafdrukpatroon' bieden voor patiënten die mogelijk een overlijdensrisico lopen na besmetting met COVID-19, ' zei Mahmoudi.

De sleutel tot deze twee nieuwe diagnostische platforms is hun eenvoud, die het mogelijk maakt om on-site apparaten in te zetten waar patiënten worden verzorgd. En omdat de benodigde patiëntmonsters gemakkelijk verkrijgbare lichaamsvloeistoffen zijn, deskundige medische professionals zouden de test niet hoeven af ​​te nemen.

Om gebruik te maken van patronen die worden geïdentificeerd als betrouwbare 'vingerafdrukken, Mahmoudi suggereerde dat het apparaat een reeks kleine sensortechnologieën zou bevatten - zoals een 'opto-elektronische neus' - die de testresultaten kunnen weergeven en een diagnose kunnen stellen. "Het voorgestelde platform zou een gevoelige, gebruiksvriendelijk optisch systeem om met COVID-19 geïnfecteerde patiënten met een hoog risico op overlijden nauwkeurig te identificeren."

Mahmoudi stelde ook een andere technologie voor, gebaseerd op een recente doorbraak in magnetische levitatie op basis van nanodeeltjes, of kortweg MagLev. De innovatieve methode sust plasmamonsters van patiënten in een oplossing van magnetische nanodeeltjes. Overuren, verschillende banden van eiwitten vormen, scheiden door dichtheid. Net als de eiwitkroon, deze uniek gevormde banden van eiwitten creëren duidelijke en betrouwbare patronen die nuttig zijn voor het nemen van vingerafdrukken van ziekten en stadia van infectie.

Mahmoudi ontdekte dat "MagLev optische beelden van zwevende eiwitten, onderworpen aan machine learning-analyse, bieden waardevolle informatie over de gezondheidsstatus van het individu." Hij heeft vertrouwen in de diagnostische mogelijkheden van de technologie voor patiënten met een hoog risico op overlijden door COVID-19.

"Dergelijke nanotechnologieën voor vroege identificatie van hoogrisicopatiënten kunnen ernstige tekorten aan middelen voor de gezondheidszorg voorkomen, sterftecijfers minimaliseren en het beheer van toekomstige epidemieën en pandemieën verbeteren, ' zei Mahmoudi.

De krant, "Opkomende nanotechnologieën om het risico op sterfte door COVID-19-infectie te beoordelen, " verschijnt in Moleculaire Farmaceutica .