[논문] 새로운 종이 분석 장치는 건강과 환경을 쉽게 추적합니다.

백혈구 수치를 측정해야 하는 경우 일반적으로 분석을 위해 병원을 방문하고 고가의 장비를 사용해야 합니다. 마찬가지로 수질에 오염 물질이 있는지 확인하는 것도 시간이 많이 걸리는 과정일 수 있습니다.

그러나 이제 Tufts 연구원들은 비용을 크게 낮추고 더 널리 사용할 수 있도록 이러한 테스트 중 일부를 수행하는 방법을 제시하고 있습니다. 그들은 어디에나 있는 것, 즉 종이를 사용하고 있습니다. 모니터링을 위한 혁신적인 종이 기반 테스트 개인 건강 환경 안전을 고려하면 값비싼 실험실 장비가 필요 없으며 누구나 언제 어디서나 수행할 수 있습니다.

종이 분석 장치로 알려진 이 장치는 저렴하게 제조할 수 있고 장기간 보관할 수 있으며 원격 지역에서 사용하기 위해 배포하고 가장 필요한 시기와 장소에서 중요한 정보를 수집하는 데 사용할 수 있습니다. 그들은 또한 각각을 대표합니다. 기술 플랫폼 이는 건강과 환경에 대한 다른 지표를 측정하기 위해 확장될 수 있습니다.

건강 관리에서 가장 중요한 측정 중 하나를 살펴보십시오. 혈액 세포 수. 백혈구 측정만으로도 감염부터 자가면역 질환, 암까지 모든 것에 대한 단서를 얻을 수 있습니다. 혈액 채취와 같은 샘플 수집은 간단해 보이지만 분석을 위해 진료소를 방문하고 중앙 임상 실험실에 접근해야 합니다. 집에 갇힌 사람이나 외딴 곳에 사는 사람 등 대다수의 사람들은 그러한 접근 권한을 갖고 있지 않습니다.

화학과 부교수인 Charlie Mace는 도움을 줄 수 있는 방법을 생각했습니다. 그와 그의 팀은 패턴이 있는 건조 혈액 얼룩 카드라는 종이 장치를 만들었습니다. 이 종이에는 정의된 양의 혈액을 측정하고 향후 분석을 위해 건조할 수 있는 채널과 수집 영역이 포함되어 있습니다. 연구는 출판됨 일지에서 분석 화학.

사용자가 해야 할 일은 집에서 손가락을 찔러 채혈한 후 샘플을 실험실로 우편으로 보내는 것뿐입니다. 실험실에서는 해당 개체의 고유한 DNA 양을 측정합니다. 백혈구존재하는 셀의 수를 나타냅니다.

Mace는 “종이 카드에 혈액을 수집하는 방법이 이미 존재하지만 재료와 사용자 모두 측정된 혈액량에 영향을 미치는 변형을 도입하기 때문에 부정확성에 어려움을 겪고 있습니다”라고 말했습니다. “패턴 카드는 이 문제를 해결하며 전체 세포가 아닌 DNA를 정량화하는 도구를 사용하여 개수를 측정하는 방식은 손상되지 않은 상태로 도착하는 세포에 의존하지 않는다는 것을 의미합니다.”

현지 협력을 통해 이 장치와 기타 종이 분석 장치에 대한 Mace의 작업은 남미뿐만 아니라 남아프리카, 가나 및 기타 아프리카 국가에도 도달했습니다. Mace는 “오지 및 저소득 지역의 사람들은 의료 서비스에 대한 접근성이 떨어지는 경향이 있으므로 이들이 건강 지표를 모니터링할 수 있는 더 저렴하고 쉬운 방법을 찾는 것이 더욱 중요합니다.”라고 말했습니다.

“이 기술은 혈액 내 바이러스 및 기생충 수준을 감지하고 보다 일반적으로 건강 및 웰빙 지표를 감지하는 등 감염성 질환에 추가로 응용될 가능성이 높습니다.”

땀에 젖어 건강을 나타내는 지표

Frank C. Doble 공학 교수인 Fiorenzo Omenetto와 Tufts University Silklab의 그의 팀은 땀에서 젖산이라고도 알려진 젖산을 측정할 수 있는 종이 분석 장치를 만들었습니다. 종이 이 혁신에 대한 내용은 고급 센서 연구.

젖산염 측정은 산소 결핍을 나타낼 수 있으며 외상 환자의 사망률을 예측하는 데 사용될 수 있습니다. 신체적으로 스트레스가 많은 운동선수나 근로자의 경우 젖산염은 근육 피로는 물론 체력 및 컨디셔닝 수준에 대한 정량적 측정값을 제공합니다.

Omenetto는 실크 섬유의 구성 요소인 실크 피브로인에서 추출한 생체 반응성 잉크를 젖산을 처리하는 효소와 결합하여 사용했습니다. 색상 변경 그것이 존재할 때.

잉크는 상처 드레싱에 사용되는 일반적인 투명 필름을 사용하여 피부에 부착되는 작은 원형 종이 탭에 인쇄됩니다. 탭의 색상은 땀의 젖산염 농도에 따라 노란색에서 진한 빨간색으로 변합니다. 이러한 색상 변화는 스마트폰 카메라를 사용하여 측정되며 값비싼 실험실 장비를 사용한 결과와 비슷한 정확도를 갖습니다.

종이 장치 개발을 주도한 Elisabetta Ruggeri, EG25는 “실크 피브로인은 잉크의 효소를 안정화시키는 놀라운 능력을 가지고 있기 때문에 패치의 유통기한은 매우 길다. 지금까지 냉장 보관 시 2년 이상이다”라고 말했습니다. “이 방법은 땀의 다른 요소를 측정하는 잉크를 만드는 것으로 확장되어 종이 탭 패널을 사용하여 사람의 건강과 성능에 대한 보다 완전한 프로필을 얻을 수 있습니다. 이는 마치 피부에 실험실을 두르는 것과 같습니다.”

수질 테스트의 표준

전 세계적으로 가난한 수질 수인성 질병은 심각한 문제이며 수백만 명의 사람들에게 영향을 미칩니다. 이제 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 Sameer Sonkusale과 Tufts University Nano Lab은 물 속의 박테리아 오염을 감지하고 측정할 수 있는 새로운 종이 분석 장치를 개발했습니다. 이 연구는 출판됨 ~에 ACS 센서.

이 방법은 수질 오염의 주요 원인인 그람 음성 박테리아와 결합하는 폴리믹신이라는 항생제에 부착된 금 나노입자를 사용합니다. 박테리아가 존재하면 장치의 금 입자에 결합하여 응집됩니다. 금 입자가 수집되면서 색상이 붉은 분홍색에서 파란색으로 변하기 시작합니다. 스마트폰 카메라와 ColorAssist라는 상용 앱을 사용하면 색상 변화를 측정하고 샘플 내 박테리아 수준을 정량화할 수 있습니다.

실제로, 동일한 논문 분석 장치에서 연구원들은 물 속의 또 다른 위험한 오염물질인 아질산염의 존재를 정량화하는 또 다른 수집 구역을 만들었습니다. 왁스 패턴으로 인쇄하고 녹이면 종이 장치에 테스트 영역과 채널이 생성됩니다. 이러한 방식으로 하나의 장치를 물 샘플의 다양한 오염 물질에 대해 테스트하도록 설계할 수 있습니다.

사용 금 나노입자효소나 항체 대신 종이 테스트가 안정적이고 냉장 보관하지 않고도 장기간 보관할 수 있음을 보장합니다. 기본적으로 종이 한 장과 스마트폰으로 구성되어 있음에도 불구하고 테스트의 정확도는 상업용 및 실험실 분석과 비슷합니다.

이러한 저렴하고 사용하기 쉬운 수질 종이 장치에는 많은 장점이 있으며, 특히 물을 모니터링하는 데 유용합니다. 외딴 지역 위생 인프라가 부족한 세계의

종이 장치는 또한 농산물을 세척하는 데 사용되는 물을 모니터링하고 잠재적으로 유해한 식품 매개 병원체에 대해 사용자에게 경고할 수 있습니다. 군대의 경우 깨끗한 물에 대한 접근은 작전의 기본이며 간단하고 가볍고 저렴한 종이 기반 수질 테스트는 중요한 자산이 될 수 있습니다.

손쿠살레의 논문 장치 수질 테스트 이상의 건강 응용 프로그램도 있습니다. “요로 감염의 발견은 불행히도 특히 여성과 노인들 사이에서 매우 흔한 문제입니다”라고 그는 말했습니다. “사용하기 쉬운 종이 기반 테스트를 민감한 모든 환자의 손에 쥐어줄 수 있으며, 감염이 제때 발견되지 않으면 패혈증으로 진행될 수 있기 때문에 조기 발견을 통해 많은 생명을 구할 수 있습니다.”