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    Los científicos construyen un chip para analizar la salud de los glóbulos blancos

    Lab-on-a-chip de científicos de NTU que pueden clasificar los glóbulos blancos y analizarlos para conocer su estado de salud. Crédito:Universidad Tecnológica de Nanyang

    Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) ha desarrollado un sistema de laboratorio en un chip que puede identificar los aspectos de salud del sistema inmunológico de una persona a partir de una gota de sangre. en minutos.

    Usando una combinación de microfluídicos (diminutos canales microscópicos que pueden aislar los glóbulos blancos de la sangre) y sensores eléctricos, el nuevo chip pudo detectar diferencias en las propiedades eléctricas de los glóbulos blancos extraídos de pacientes sanos y diabéticos.

    El dispositivo de prueba de concepto puede algún día ayudar a los médicos a comprender rápidamente el sistema inmunológico de una persona, y detectar los primeros signos de inflamación e infección que podrían indicar la necesidad de realizar más pruebas en profundidad.

    Diseñado y construido por el profesor asistente Hou Han Wei y el profesor asistente Holden Li de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial, su invento, si tiene éxito en más evaluaciones clínicas y de laboratorio, podría convertirse en un dispositivo portátil adecuado para clínicas familiares y policlínicas.

    Un dispositivo prototipo y los principios de ingeniería detrás de él se informaron en dos revistas revisadas por pares:Lab on a Chip a principios de este año y Biosensores y bioelectrónica en octubre del año pasado.

    Como la salud inmunológica a menudo está implicada en las enfermedades cardiovasculares, los científicos dicen que su dispositivo puede ser potencialmente una herramienta de detección adicional para que los médicos la utilicen en la detección temprana de enfermedades cardíacas. En Singapur, Las enfermedades cardiovasculares representaron el 30,1 por ciento de todas las muertes en 2017, mientras que la diabetes es un problema de salud grave que afecta a alrededor del 10 por ciento de la población mundial.

    Cómo funciona la invención

    Profesor asistente Hou, quien también es miembro de la facultad de la Facultad de Medicina Lee Kong Chian en NTU, dijo que su chip detecta diferencias eléctricas entre un glóbulo blanco sano y uno no saludable. Se ha informado que los glóbulos blancos anormales son un biomarcador temprano para un mayor riesgo de enfermedades cardiovasculares y también sugiere una inflamación continua.

    Usando canales muy pequeños, el chip primero separa físicamente las diversas células sanguíneas por tamaño en las diferentes salidas, como una máquina clasificadora de monedas. Luego, los glóbulos blancos aislados pasan por un canal especial donde se mide la impedancia eléctrica de cada célula a una velocidad muy alta (cientos de células por segundo).

    La impedancia eléctrica de una célula anormal suele ser más alta que la impedancia de una célula sana. dado como anormal, la célula es de mayor tamaño y tiene diferentes propiedades de membrana.

    Los glóbulos blancos forman una parte importante del sistema inmunológico del cuerpo y un tipo clave conocido como neutrófilos, son la primera línea de defensa cuando ataca una infección o inflamación.

    "Nuestros chips pueden aislar miles de glóbulos blancos de una sola gota de sangre y, en minutos, decir si estas celdas son eléctricamente diferentes de las normales, lo que sería un indicador de si existe un problema de salud que debe investigarse más a fondo, "Dijo el profesor asistente Hou.

    "Más importante, nuestro proceso tampoco utiliza biomarcadores químicos ni anticuerpos, lo que hace que el ensayo sea barato, fácil de usar, y que podemos hacer más análisis de los mismos glóbulos blancos que ya hemos pasado por el chip ".

    Posible uso en pruebas clínicas.

    El profesor asistente Holden Li dice que el material utilizado para hacer el nuevo laboratorio en un chip es un polímero de grado médico común y se fabrica fácilmente con la maquinaria existente. y se puede convertir en una máquina del tamaño de una computadora de escritorio para su uso en clínicas.

    "Nuestro chip fue diseñado para que las empresas lo escalen fácilmente, con un sistema integrado construido a partir de componentes electrónicos disponibles en el mercado. Avanzando buscamos comercializar la tecnología con un socio de la industria, ya que vemos que hay demandas del mercado:un dispositivo de punto de atención para médicos y como equipo de laboratorio para el estudio de neutrófilos y detección de drogas, "Dijo el profesor Li.

    Los científicos agregaron que también están haciendo más investigaciones sobre los diversos niveles de impedancia eléctrica y lo que significa cada uno de ellos. para construir una especie de biblioteca de referencia para análisis automatizado, y trabajará con los médicos para probar su prototipo en el entorno clínico.

    Dar una opinión independiente sobre la investigación, Profesor Bernhard Boehm, Ong Tiong Tat Catedrático de Investigación en Diabetes en la Facultad de Medicina Lee Kong Chian de NTU, dijo que muchos pacientes diabéticos también son susceptibles a infecciones crónicas debido a enfermedades que afectan el funcionamiento del sistema inmunológico.

    "Hay una serie de limitaciones para el uso de marcadores de diagnóstico convencionales para pacientes con sospecha clínica de infección. En particular, existe la necesidad de mejorar el diagnóstico temprano de infecciones bacterianas y proporcionar orientación para la terapia con antibióticos".

    "Por lo tanto, un sistema de prueba que pueda guiar rápidamente las decisiones sobre el inicio de terapias específicas sería de gran ayuda en un entorno clínico. Sin embargo, esto necesitará en un futuro cercano ensayos clínicos controlados aleatorios para proporcionar una prueba formal de que el nuevo sistema de prueba es superior a los procedimientos de diagnóstico convencionales utilizados actualmente, "añadió el profesor Boehm, que no formó parte de este estudio.

    Herramienta para estudiar los mecanismos de defensa inmunológica

    El nuevo dispositivo también podría ser muy útil para el estudio de NETosis, un mecanismo de defensa recientemente descubierto en el campo de la inmunología.

    Durante NETosis, los neutrófilos escupen hebras de ADN que atrapan bacterias y virus, como una telaraña, para impedir sus movimientos y matar a los patógenos atrapados. Sin embargo, Demasiado NETosis también retrasa la cicatrización de heridas en la diabetes.

    Experto en NETosis, Profesora asistente Christine Wong, de la Facultad de Medicina Lee Kong Chian de NTU que no participó en este estudio, dice que la metodología más ampliamente adoptada para estudiar la propensión a NETosis en la actualidad es la obtención de imágenes en tiempo real o la microscopía de neutrófilos fijos.

    Sin embargo, es un proceso laborioso para los investigadores aislar los neutrófilos para microscopía sin afectar su estado inicial nativo, y no influir en los resultados experimentales.

    "El nuevo dispositivo de Asst Prof Hou y Asst Prof Li puede permitir experimentos y cuantificación de NETosis rápidos y no sesgados, que será especialmente útil para el cribado de fármacos ex vivo, "Dijo la profesora asistente Wong en su comentario independiente.

    "Si el dispositivo se puede modificar para medir NETosis en neutrófilos de ratón, esta sería una buena noticia para los investigadores que utilizan modelos de ratón, ya que el bajo rendimiento de neutrófilos es un obstáculo común en el aislamiento de neutrófilos de ratón debido al menor volumen de sangre disponible en los ratones y su menor proporción de células mieloides en comparación con los humanos ".

    El profesor asistente Wong agregó que, si bien es poco probable que el nuevo dispositivo reemplace los experimentos de microscopía, en particular cuando la visualización de los componentes celulares durante el proceso de NETosis es el tema, los recursos ahorrados de la cuantificación de NET se pueden desviar a esas investigaciones.


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