Nieuw platform integreert microfluïdica en metasurface voor testen op nierziekten

De ontwikkeling van een nieuwe manier om de niveaus van humaan serumalbumine (HSA) bij mensen met chronische nierziekte nauwkeurig te meten, is gevorderd in recente tests door Flinders University en Japanse onderzoekers.

Verdere ontwikkeling van het nieuwe systeem van aggregatie-geïnduceerde emissies (AIE) biosensoren, dat als eerste werd ontwikkeld aan de Flinders University, werd uitgevoerd door promovendus Qi Hu in Japan als onderdeel van een National Institute for Materials Science (NIMS) Cooperative Graduate Program, met Dr. Masanobu Iwanaga, een expert op het gebied van metasurface in optische biosensoren.

Het onderzoeksproject combineert fluorescerende (FL) biosensoren met AIE met verdere ontwikkeling van een nieuw metasurfaceplatform om de metingen van HSA in urinetests te verbeteren.

De artikel“Metasurface-platform met aggregatie-geïnduceerde emissie-gebaseerde biosensor voor verbeterde detectie van menselijk serumalbumine” is gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde optische materialen.

“In samenwerking met experts van het National Institute for Materials Science in Japan hebben we geprobeerd een aantal van de grillen in de metingen van HSA-testmonsters in urine te overwinnen met behulp van dit veelbelovende nieuwe vakgebied van fluorescerende biosensoren”, legt professor Youhong Tang van het Medical Device Research Institute en het Flinders Institute for NanoScale Science and Technology, College of Science and Engineering, uit.

“Het nieuwe nanofotonische, volledig diëlektrische metasurfaceplatform met AIE-biosensoren is ontworpen om buitengewone HSA-detectieprestaties te leveren”, aldus professor Tang. Hij voegt eraan toe dat het potentieel heeft om diabetische nierziekte en acuut nierletsel te testen.

Nauwkeuriger, draagbaarder en betaalbaarder testen kunnen grootschalige onderzoeken naar biomarkers van nierfunctie toegankelijker maken, ook in afgelegen gebieden of gebieden met basisgezondheidszorg, terwijl chronische nierziekte ondergerapporteerd wordt onder de bevolking omdat het vaak asymptomatisch is, zeggen onderzoekers.

Chronische nierziekte (CKD) neemt wereldwijd toe vanwege de vergrijzing van de bevolking, met meer dan 1,7 miljoen Australiërs of ongeveer 11% van de volwassen bevolking die met de aandoening leeft. Nauwkeurige schattingen van de prevalentie van CKD vereisen grootschalige onderzoeken naar biomarkers van nierfunctie in de bevolking.

Biomarkerdiagnose kan lastig zijn, omdat de nieren nog steeds goed kunnen functioneren als ze licht beschadigd zijn. Lage niveaus van HSA zijn belangrijke indicatoren om de status of progressie van de aandoening te monitoren bij bestaande CKD- en diabetische nierziekte (DKD)-patiënten. Nauwkeurige schattingen van de prevalentie van alle drie nieraandoeningen vereisen grootschalige onderzoeken naar biomarkers van nierfunctie in de populatie.

Omdat voor sommige diagnoses gemeten biomarkers nodig zijn die minimaal drie maanden zichtbaar blijven, realiseren mensen zich vaak niet dat ze de ziekte hebben. Dit kan leiden tot langdurige gezondheidsproblemen.

Dhr. Hu zegt dat het nieuwe platform “een microfluïdisch systeem en een metasurface-substraat integreert om de levering van analyten en de verbetering van de monitoring/detectie van AIE FL in realtime mogelijk te maken, met de uitstekende kenmerken van een hoge doorvoer, goede herbruikbaarheid en een laag reagensverbruik.”

Dr. Iwanaga, groepsleider van de Nanophotonics Group, Research Center for Electronic and Optical Materials bij NIMS in Japan, zegt: “Bovendien kan dit voorgestelde metasurface dienen als een biomedisch chipgebaseerd platform voor een veelbelovende manier om de detectie van sensoren en biomarkers kwantitatief te verbeteren.”