Den Wunsch nach einer einfacheren, kostengünstigeren Weg zu tun, common laboratory tests für medizinische Diagnosen und zu vermeiden, „den Abwasch“ führte die Universität von Connecticut Forscher entwickeln eine neue Technologie, reduziert Kosten und Zeit.
Ihre pipette-basierte Technologie könnte auch helfen, bestimmte medizinische Tests zur Verfügung, die in ländlichen oder entlegenen Gebieten, wo traditionelle Methoden, die sonst unerschwinglich teuer und kompliziert durchzuführen.
Die 3D-gedruckten pipette-Tipp-test von den Forschern entwickelten nutzt, was „seit langem der gold-standard für die Messung von Proteinen, Krankheitserregern, Antikörpern und anderen Biomolekülen in komplexen matrices“, sagen Sie. Die Methode beschäftigt noch immer die Enzym-linked immunosorbent assay“, auch bekannt als ELISA, aber über eine andere route. Sie detailliert Ihre Ergebnisse in einem Papier vor kurzem veröffentlicht online in der Analytischen Chemie.
Für 30 Jahre oder mehr, ELISA verwendet wurde, um zu testen, Blut, Zellen und anderen biologischen Proben für alles, was von bestimmten Krebsarten, HIV, Lyme-Krankheit, perniziöse Anämie.
Traditionellen ELISA-tests werden auf Platten mit 96 micro-wells; jedes der gut funktioniert, wie eine separate Prüfkammer, in dem die Proben können kombiniert werden mit verschiedenen Agenten, das dann reagieren mit der Probe, in der Regel durch die Farbe zu ändern. Techniker können dann analysieren, ob eine Stichprobe enthält Indikatoren von einer bestimmten Krankheit oder Bedingung, die je nach Intensität der Farbe, die während der Reaktion produziert.
Während sehr effektiv und präzise, die Ausrüstung, die zum ausführen von ELISA ist teuer-oft kostet Tausende von Dollar zu installieren in einem Labor — und erfordert eine spezielle Ausbildung Prüfung durchzuführen, da eine unsachgemäße Technik kann zu falschen Ergebnissen führen. Die Substanzen, die in die eigentlichen tests-in der Regel verschiedene Formen von Antikörpern-können teuer sein.
Wie viele Forschungslabors, James Rusling Chemie-Labor, wo wissenschaftliche Mitarbeiterin Mohamed Sharafeldin und sein wichtigster Mitarbeiter, Karteek Kadimisetty ’18 Ph. D., durchgeführt, deren Arbeit nicht mit einem automatisierten ELISA-washing-Maschine, was bedeutet, dass die Platten verwendet werden, die für die tests muss manuell gewaschen — ein zeitaufwendiger und schwieriger Prozess.
„Die ELISA-Wasch-Techniken ewig dauern“, sagte Sharafeldin, wer arbeitet derzeit an seiner Doktorarbeit in Chemie. „Es ist sehr zäh, besonders in einem Labor wie dem unseren. Wir haben nicht diese Art von Lust auf Waschmaschinen.“
Wenn Kadimisetty lief ELISA, eines Tages, erwähnte er, „ich wünschte, es tut ELISA war so einfach wie Pipettieren.“ Das saloppe Bemerkung war der Auslöser für das, was folgte: ein design für einen 3D-gedruckten adapter für alle gängigen Pipetten, laufen konnte in einem ELISA-test direkt in die Pipettenspitze, ohne die Notwendigkeit für eine traditionelle ELISA-Platte und die teure Ausrüstung, die mit ihm geht.
Jede single-use-Pipettenspitze stellt eine micro-well auf eine ELISA-Platte; die Forscher haben auch eine multi-bestückte version, die ermöglicht, dass acht Tipps werden pipettiert, zur gleichen Zeit. Die Tipps passen genau auf die meisten Pipetten verwendet, die in Labor-Einstellungen, so dass fluid handling viel einfacher als mit dem standard-ELISA-Platte.
„Wir wollten nicht, um eine große Veränderung in der traditionellen ELISA; wir haben entwickelt, kontrollierte Veränderungen,“ Sharafeldin sagte. „So, die Grundlagen sind die gleichen. Wir verwenden die gleichen Antikörper in den gleichen Konzentrationen, dass Sie mit konventionellen oder traditionellen ELISA, so verwenden wir die gleichen Protokolle. Alles, was ausgeführt werden kann von normalen ELISA kann ausgeführt werden, indem diese, mit dem Vorteil, weniger teuer, viel schneller und zugänglicher.“
Die Forscher untersuchten die Pipettenspitzen auf Proben von Prostatakrebs-Patienten und fanden nicht nur waren die Testergebnisse von den Tipps so genau wie ELISA-tests, Sie waren in der Lage, die tests durchzuführen, die mit einem Zehntel der Anzahl der Tests, agent — deutlich die Verringerung der Gesamtkosten für die test — und das zu einem Bruchteil der Zeit. Tests, die von verschiedenen Benutzern mit unterschiedlichen Ebenen der Geschicklichkeit letztlich zeigte die gleichen Ergebnisse.
Traditionelle ELISA-Platte micro-wells halten 400 Mikroliter von Flüssigkeiten jeder, aber die Reaktionen, die benötigt wird, um Messung der test-Ergebnisse nur auftreten, auf die Kunststoff-Wände des Brunnens. Während die 3D-gedruckten ELISA Tipps halten nur 50 Mikroliter, das design des Reservoirs in der Spitze erhöht drastisch die Fläche, wo Reaktionen auftreten, so dass die Forscher zu viel weniger des teuren Antikörper verwendet, um die Prüfung durchzuführen, und eine deutliche Verringerung der erforderlichen Zeit zum verarbeiten der test und Lesen Sie die Ergebnisse.
„Hier haben wir eine Kammer, wo die Reaktion geschieht in allen Punkten,“ Sharafeldin sagte, bezogen auf die Pipettenspitze-design. „Dies reduziert die Zeit für den Test, das ist eine wichtige Sache, da der ELISA-Test dauert zwischen fünf bis acht Stunden laufen. Diese können ausgeführt werden in 90 Minuten.“
Die Pipettenspitzen auch don ‚ T erfordern eine teure oder anspruchsvolle plate reader, um zu bestimmen, Testergebnisse, als die ELISA-tests machen. In den Studien mit der Krebs der Prostata Proben, die Pipettenspitze Ergebnisse waren genau zu Lesen, indem Sie ein Handy-Foto und mit einer kostenlosen app, die Maßnahmen, die Farbe, die Intensitäten im Bild.
Der Vorteil, Sharafeldin sagte, ist, dass der Benutzer die Durchführung der Prüfung mit den Pipettenspitzen nicht zu einem Wissenschaftler; Sie brauchen nur einfache Pipettieren Anweisungen, dann machen Sie ein Foto und senden Sie es an einen Techniker, der konnte auch aus der Ferne ablesen der Ergebnisse zu helfen, eine Diagnose stellen-möglicherweise bietet neue, kostengünstigere Optionen zu testen, die in ländlichen oder abgelegenen Gebieten, wo die Gründung einer traditionellen ELISA-lab beweisen, ist anspruchsvoll und teuer.
Während zusätzliche Probe testen erforderlich ist, Sharafeldin ist optimistisch für die Zukunft Potenzial für die Pipettenspitze design, um Kosten zu reduzieren. Er ist es auch, sich mit den Ingenieuren die Entwicklung einer automatisierten, Vakuum-assistierte pipette, die weitere Erleichterung der Nutzung von Pipettenspitzen und der Durchführung von ELISA-tests, und wäre deutlich weniger Kosten als die traditionellen ELISA-Ausrüstung.
Neben Sharafeldin, Kadimisetty und Rusling, Mitarbeiter gehören Ketki R. Bhalerao, Itti Bist, Abby Jones, Tianqi Chen; und Norman H. Lee, professor von Pharmakologie und von Physiologie an der George Washington University.
Unterstützt wurde das Projekt durch eine UConn Academic-Plan Gewähren und teilweise unterstützt von Grant No. EB016707 von der National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB), NIH.