Malaria könnte früh durch ein billiges, tragbares Gerät getestet werden

Ein Gerät, das die elektrischen Eigenschaften der roten Blutkörperchen misst, kann frühzeitig erkennen, ob sie mit Malaria infiziert sind. Die Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse zu einem tragbaren und kostengünstigen, aber hochsensiblen Gerät führen werden, das Malaria vor Ort mit nur einem Tropfen Blut diagnostizieren kann.

Anantha Chandrakasan und Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) schreiben darüber, wie sie ihr experimentelles mikrofluidisches Gerät in der Zeitschrift entwickelt und getestet haben Laborchip.

Das Gerät verteilt den Blutstropfen auf eine Elektrode, die einzelne Zellen beim Vorbeiströmen zählen kann, und kann auch sehr genau ihre Impedanz oder ihren elektrischen Widerstand messen.

In früheren Studien hatte das Team bereits festgestellt, dass Krankheiten wie Malaria die elektrischen Eigenschaften der roten Blutkörperchen verändern.

Chandrakasan, der sich auf die Entwicklung von leistungsschwachen elektronischen Geräten spezialisiert hat, sagte der Presse:

"Letztendlich wäre es das Ziel, ein briefmarkengroßes Gerät mit integrierter Elektronik zu entwickeln, das erkennen kann, ob eine Person Malaria hat und in welchem ??Stadium."

Die Forscher glauben, dass die gleiche Technologie verwendet werden kann, um andere Krankheiten zu diagnostizieren, die die elektrischen Eigenschaften der roten Blutkörperchen verändern.

Malaria wird durch fünf Stämme verursacht Plasmodium, ein Parasit, der im Darm des Weibchens lebt Anopheles Mücke und geht durch ihren Biss auf Menschen.

Für diese Studie untersuchten die Forscher den Stamm P. falciparum. Wenn der Parasit in den menschlichen Blutkreislauf eintritt, dringt er in die roten Blutkörperchen ein und macht ihn dann magnetischer und steifer.

Diese Veränderungen können durch verschiedene diagnostische Vorrichtungen festgestellt werden, aber sie treten nicht auf, bis der Parasit ein fortgeschritteneres Stadium erreicht hat, wenn die roten Blutzellen begonnen haben, an kleinen Blutgefäßen zu kleben, den Blutkreislauf blockieren und schwere Symptome verursachen.

Die neue Vorrichtung reagiert empfindlich auf eine andere Eigenschaft, die in der frühesten Parasitenstufe, der Ringstufe, messbar ist. Die Eigenschaft, die es misst, ist elektrischer Widerstand oder Impedanz.

Empfindliches Gerät

Chandrakasan, der als leitender Forscher an den Mikrosystemtechnologielaboren des MIT arbeitet, und Joseph F. und Nancy P. Keithley, Professor für Elektrotechnik, und Kollegen schafften es, das Gerät so empfindlich zu machen, dass es sehr genaue Messungen der Größe und der Abmessungen vornehmen kann Phase der elektrischen Impedanz einzelner Zellen.

Sie haben auch einen Weg gefunden, die aneinander haftenden Zellen zu stoppen, und sie haben störende Signale vom Elektrodensubstrat beseitigt, über die die Blutzellen strömen.

In ihrem Studienbericht beschreiben sie, wie sie das Gerät auf vier Arten von Zellen getestet haben: nicht infizierte Zellen und Zellen, die den Parasiten in drei verschiedenen Entwicklungsstadien enthalten, bekannt als Ring, Trophozoit und Schizont.

Obwohl das Gerät nicht empfindlich genug war, um die verschiedenen Stadien der Parasitenentwicklung zuverlässig zu differenzieren, waren die Forscher in der Lage, die Messungen mathematisch zu kombinieren, um zuverlässig zwischen nicht infizierten und infizierten Zellen zu unterscheiden, einschließlich derer, die das Ringstadium des Parasiten enthalten.

Matthias Marti, Assistenzprofessor für Immunologie und Infektionskrankheiten an der Harvard School of Public Health, nahm nicht an der Studie teil. Aber er beschreibt das Gerät als "wirklich cool", weil es den Unterschied zwischen unbehandelten roten Blutkörperchen und Blutzellen, die mit dem Parasiten infiziert sind, selbst dann entdecken kann, wenn es noch sehr klein ist und bevor es die Zellen sehr verändern konnte.

Die Forscher hoffen, dass ihre Arbeit schnell zu einem tragbaren und billigen Testkit führen wird, das Malaria schnell an Stellen diagnostizieren kann, an denen es keine Labore und geschultes Personal gibt.

Obwohl schnelle Diagnose-Kits für Malaria erscheinen und vielversprechend sind, um die traditionelle Art der Diagnose von Malaria zu überholen, die einen geschulten Techniker benötigt, um Blutausstriche unter einem Mikroskop zu untersuchen, sind diese nicht sehr empfindlich.

"Damit ein neues Gerät vor Ort sinnvoll ist, müsste es empfindlicher sein als diese traditionellen Ansätze, ebenso günstig und schnell", sagt Marti.

Das Team arbeitet nun daran, das experimentelle Gerät in etwas umzuwandeln, das im Feld realistisch verwendet werden kann. Dafür muss es tragbar, wegwerfbar und billig sein.

Sie sagen, es wird auch interessant sein zu sehen, ob sie das Gerät verwenden könnten, um Malaria-Infektion in dem Stadium zu entdecken, wenn der Parasit reif genug ist, um durch Mückenstiche an andere Menschen zu gelangen.

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