類溫度計的簡單原理,也能應用在量測心臟病?

類溫度計的簡單原理,也能應用在量測心臟病?Credit: [email protected] CC BY-SA 2.0

專為偏鄉醫療設計的Point of Care裝置

從創站以來,生醫人網摘介紹了所謂的「Point of Care」和不少的專為偏鄉醫療而設計的診斷發明,像是結合手機和App的眼底攝影檢測血液樣本,甚至是應用暖暖包原理檢測HIV,這些都顯示複雜的原理來設計各種疾病檢測已經不新奇,現今似乎有一種趨勢,是要能夠將複雜的檢測簡單化,用最少的資源,仍然可以達到同樣的檢測效果。而最常見的簡單,肉眼就可以辨識的檢測方法就是側流式免疫層析(lateral flow immunoassay, LFA),像是大家熟知在藥局可以購買到的驗孕檢測,然而,這樣的檢測原理,受到的限制就是靈敏度,大約在1ng/mL,若要增進靈敏度,可以螢光或冷光染色,但仍需要高昂的檢測儀器。如果想要簡單,又想要更高靈敏度的「Point of Care」檢測方法會是什麼呢?

簡單設計概念

先來講講簡單這個概念。大家都有用過溫度計,水銀或酒精溫度計會因為外界溫度的變化,溶液體積也隨之改變,肉眼因此可看到溫度計上的差異。這種簡單觀測結果的方式,有機會運用在醫療檢測上嗎?

類溫度計裝置診斷心臟病

韓國「浦項工科大學」(Pohang University of Science and Technology)的科學家,就應用這樣的概念,發展了可以檢測心臟病的裝置。所謂的檢測心臟病,在這裡檢測的是血液中的「Troponin I」(Tnl),因為這種蛋白會因心肌損壞而增加其在血液中的濃度。整個裝置有以下幾個零件(一)樹突狀的白金奈米顆粒,做為與血清中的Tnl結合的抗體。(二)有些許墨水的毛細管以作為顯示指標用。(三)小玻璃瓶。當玻璃瓶中的白金奈米顆粒和血清中的Tnl結合後,結合在玻璃瓶內側,而內側的雙氧水(H2O2)因觸媒催化分解,成為了水和氧,因而增加玻璃瓶內的壓力,如此毛細管中的墨水就會升高。墨水升得越高,代表白金奈米顆粒濃度越高,也就是Tnl的濃度越高,在五分鐘的觸媒分解後,肉眼可見到的靈敏度約0.1 ng/mL,這已經遠高於傳統「比色法」(colorimetric method)使用「四甲基聯苯胺氧化反應」(TMB oxidation reaction)原理的量測方法。

心臟病的診斷,一般可能需要多種檢測,更需要不少高昂的儀器,然而在偏鄉地區和某些缺乏醫療資源的國家,這種高昂儀器是遙不可及。然而,在這些地方,心臟病竟高達所有死亡數的四分之三。找到低花費又使用簡單的診斷方法,才有機會降低這個數字。以上的溫度計概念的心臟病診斷,只需要幾個步驟,靈敏度高,重點更是讀取結果方便。

文章參考:American Chemical Society
圖片來源:pbosakov@Flickr  CC BY-SA 2.0
原文參考:Analytical Chemistry



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BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。