新しいデバイスは、継続的なリアルタイムの血液モニタリングを行います

患者の血液の変化を継続的に監視することは、医師にとって革命的な偉業であり、スタンフォード大学のバイオエンジニアのチームは、私たちをこの現実に一歩近づけました。 Nature Biomedical Engineering誌に掲載された新しい研究では、医師が監視しなければならない血液中の分子またはタンパク質のレベルの変化をリアルタイムで検出できるデバイスについて説明しています。

「血液検査は良いのですが、患者のインスリンまたはグルコースレベルが上昇しているか下降しているかはわかりません」と、新しい研究に取り組んでいるエンジニアの1人であるTomSoは言います。 「変化の方向を知ることは重要です。」

血液サンプル中の特定の分子を検出するために使用される最も一般的な技術の1つは、酵素結合免疫吸着アッセイ（ELISA）であり、ほとんどすべてのタイプの抗体、ホルモン、またはタンパク質を検出できます。

革新的な新しいシステムは、研究者によって「リアルタイムELISA」（RT-ELISA）と呼ばれました。このシステムは、ELISAテクノロジーの目覚ましい発展を表しており、シングルユーステストを、チップ上の小さな実験室に患者の血液の静脈滴を継続的に注入するデバイスに変換します。

プロトタイプのRT-ELISAデバイスは、3つのモジュールで構成されています。最初のモジュールは、血液サンプルを、監視されている分子と反応するように設計された抗体と混合します。

デバイスの上部は2つのモジュールに分かれています。1つは過剰な血液細胞を除去するように設計されており、もう1つは検出ウィンドウに蛍光抗体を収集します。次に、高速カメラがサンプルの明るさを監視し、臨床医が標的タンパク質またはホルモンレベルの変化をリアルタイムで確認できるようにします。

プロトタイプRT-ELISAは糖尿病ラットでテストされており、動物の循環グルコースおよびインスリンレベルの変化をリアルタイムで効果的に検出することが示されています。ただし、このシステムは、血中グルコースレベルの変化を監視するだけではありません。

「それが単なるインスリンセンサーだとは思わないでください」と研究者たちは言います。 「まったく新しい、異なる方法でELISAを行う方法と考えてください。」

このシステムの1つの可能な使用法は、体の免疫系が感染に過剰反応し、サイトカインと呼ばれる炎症性分子の量を増加させる状態である敗血症を予防することです。サイトカインストームは、COVID-19による一般的な死亡原因であると考えられています。

プロトタイプRT-ELISAは現在、敗血症の重症度のマーカーとして知られているサイトカインであるIL-6を検出するように適合されています。現在、研究所からIL-6血液検査の結果を得るのに最大3日かかります。

「敗血症では、タイミングが重要です。1時間ごとに死亡の可能性が8％増加します」とTomSoは言います。 「患者は1回の検査に3日はありません。これは命を救う意味を持つ可能性があります。」

この予備調査は、主に、継続的なリアルタイムの血液モニタリングをどのように行うことができるかを示す概念の証明です。この技術が洗練されて臨床になるまでにはまだ多くの作業が必要ですが、研究者たちは、人間が使用できるように簡単に変更できると確信しています。

新しい研究は、ジャーナルNature BiomedicalEngineeringに掲載されました。