这种微型芯片能在几分钟内诊断出心脏病发作
对于任何心脏病发作,时间都是至关重要的。 诊断得越快,心脏恢复血流的速度就越快,造成的损害就越小,从而改善患者的预后。 但心脏病发作是一种棘手的疾病,其症状因人而异。疑似心脏病发作的患者到急诊室就诊时,会接受一系列标准的血液检查,其中包括肌酸激酶和肌钙蛋白的检测,这些生物标记物标志着心肌损伤。 问题是,从实验室获得这些检测结果可能需要一到两个小时。
现在,约翰霍普金斯大学(JHU)的研究人员主导设计了一种微型芯片,它能在几分钟而不是几小时内检测出这些重要的生物标志物,即使它们的浓度很低,也能诊断出心脏病。 他们最近公布了研究结果。
该研究的第一作者、哈佛大学助理研究科学家郑鹏(音译)说:"心脏病发作需要立即进行医疗干预,以改善患者的预后,但虽然早期诊断至关重要,但也非常具有挑战性--在临床环境之外几乎是不可能的。"我们发明了一种新技术,可以快速准确地确定某人是否心脏病发作。"
关键在于芯片独特的"金属表面"。 首先,在石英基底上以六角形排列单层聚苯乙烯珠。 金和二氧化硅的薄层交替沉积在上面,填充珠子之间的空隙,然后将珠子移除,留下纳米级金字塔形的金和二氧化硅元原子堆。
研究人员如何制造芯片。 右图是用扫描电子显微镜(SEM)拍摄的图像
金属(金)和电介质(二氧化硅)的结合增强了芯片的电场和磁场,从而提高了拉曼光谱分析病人血液的能力。 拉曼光谱是一种化学分析技术,它利用光--波长范围很广的激光--与物质的化学键相互作用,提供有关物质的详细信息。
芯片能在几秒钟内"看到"心脏病发作的生物标志物,即使它们的浓度极低。 它的灵敏度足以在目前的检测方法发现生物标志物之前,或者在心脏病发作后很长时间才能检测到生物标志物。
伊山-巴曼(Ishan Barman)是哈佛大学机械工程系的一名生物工程师,他说:"我们谈论的是速度、准确性,以及在医院外进行测量的能力。未来,我们希望这能成为一种手持式仪器,就像星际迷航中的三棱镜一样,你只需滴一滴血,然后,瞧,几秒钟后,你就能得到检测结果。"
研究人员清楚地预见到,未来将出现一种家用心脏病检测仪。 研究人员说,概念验证设备还可用于检测癌症和传染病、
巴曼说:"商业潜力巨大。没有什么能限制这种平台技术。"
该研究发表在《Advanced Science》杂志上。