O nouă invenție detectează rapid cel mai timpuriu semn de atac de cord

Un nou test de sânge poate diagnostica infarctul în câteva minute, în loc de ore, oferind un potențial instrument pentru primii respondenți și utilizatorii casnici. Testul a fost dezvoltat pentru a facilita intervențiile medicale rapide, esențiale pentru îmbunătățirea rezultatelor pacienților. Potrivit autorului principal, Peng Zheng de la Universitatea Johns Hopkins, diagnosticarea rapidă a infarctului este dificilă, mai ales în afara mediului clinic. Noua tehnologie, descrisă ca un concept de probă în Advanced Science, poate fi adaptată și pentru detectarea bolilor infecțioase și a biomarkerilor cancerului.
Spectroscopia Raman îmbunătățită la suprafață (SERS) este o tehnică analitică puternică, recunoscută pentru sensibilitatea sa extremă și capacitatea de a furniza „amprente” moleculare specifice. Cu toate acestea, aplicarea sa în analize cantitative clinice a fost limitată de fluctuațiile semnificative ale intensității semnalului, cauzate de neuniformitatea spațială a „punctelor fierbinți” plasmonici și de dinamica complexă a interacțiunii dintre moleculele de probă și substratul metalic.

Inovația studiului

Pentru a depăși aceste limitări, cercetătorii au dezvoltat metasuprafețe plasmonice formate din nanostructuri piramidale cu straturi alternante de aur și siliciu. Aceste structuri nu doar amplifică componenta câmpului electric (E), ci și pe cea a câmpului magnetic (H), ducând la o amplificare SERS mai uniformă și mai stabilă. Prin exploatarea ambelor componente ale câmpului electromagnetic, s-a obținut o reducere a variațiilor intensității semnalului și o îmbunătățire a reproductibilității măsurătorilor.

În loc să se bazeze pe intensitatea semnalului, care poate fi fluctuantă, cercetătorii s-au concentrat pe monitorizarea schimbărilor de frecvență ale semnalelor SERS, care sunt mai puțin susceptibile la variații și oferă o bază mai solidă pentru analiza cantitativă.

Metasuprafețele plasmonice au fost fabricate folosind litografie cu nanosfere, creând un aranjament periodic hexagonal de nanopiramide stratificate cu aur și siliciu. Simulările numerice au arătat că aceste structuri oferă o amplificare SERS extinsă spațial și slab dependentă de lungimea de undă, datorită interacțiunilor plasmonice capacitive la interfețele metal-dielectric.

Pentru detectarea biomarkerilor cardiaci, au fost selectați trei markeri cheie ai infarctului miocardic acut: CK-MB, mioglobina (Mb) și troponina cardiacă I (cTnI). Fiecare metasuprafață a fost funcționalizată cu o moleculă Raman specifică și un anticorp monoclonal corespunzător:

CK-MB: moleculă Raman 4-mercaptobenzoic acid (MBA)
Mioglobina: moleculă Raman 5,5′-ditiobis-(2-nitrobenzoic acid) (DTNB)
cTnI: moleculă Raman 6-tioguanină (TG)

Pentru a permite detectarea simultană și fără interferențe, s-a utilizat imprimarea 3D pentru a crea o platformă biosenzorială compartimentată. Fiecare compartiment conținea o metasuprafață funcționalizată specific pentru un biomarker, permițând astfel analiza paralelă a mai multor probe.

Rezultate

Prin monitorizarea schimbărilor de frecvență ale semnalelor SERS, cercetătorii au reușit să detecteze și să cuantifice fiecare biomarker în ser, cu o corelație liniară între schimbarea de frecvență și concentrația biomarkerului. Limitele de detecție obținute au fost adecvate pentru aplicații clinice:

CK-MB: limită de detecție de aproximativ 0,04 ng/mL
Mioglobina: limită de detecție de aproximativ 3,6 ng/mL
cTnI: limită de detecție de aproximativ 5,2 pg/mL

Metoda a demonstrat specificitate ridicată, fiind capabilă să distingă fiecare biomarker în prezența celorlalți doi, fără interferențe semnificative.

Concluzii și perspective

Studiul prezintă o abordare inovatoare pentru detectarea multiplexată și cantitativă a markerilor cardiaci serici, combinând avantajele metasuprafețelor plasmonice cu detectarea bazată pe schimbări de frecvență în SERS. Această metodă oferă o soluție promițătoare pentru diagnosticarea rapidă și precisă a infarctului miocardic acut, având potențialul de a îmbunătăți semnificativ intervențiile medicale timpurii și rezultatele pacienților.

Mai mult, platforma dezvoltată poate fi extinsă pentru detectarea unei game largi de alte molecule biologice, inclusiv proteine, peptide și acizi nucleici, deschizând noi oportunități în domeniul diagnosticării in vitro și al cercetării biomedicale.

sursa: Science Daily
foto: Peng Zheng arată inima testului de sânge, cip cu o suprafață nanostructurată inovatoare pe care este testat sângele. Will Kirk / Johns Hopkins University

Data actualizare: 21-10-2024 | creare: 21-10-2024 | Vizite: 154

Bibliografie

Invention quickly detects earliest sign of heart attack, link: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241016120141.htm

Copyright ROmedic: Articolul se află sub protecția drepturilor de autor. Reproducerea, chiar și parțială, este interzisă!

Alte articole din aceeași secțiune:

Consumul a mai mult de o cană de cafea pe zi poate fi extrem de dăunător persoanelor cu hipertensiune arterială severă

Consumul a două sau mai multe cești de cafea pe zi crește semnificativ riscul de deces al persoanelor diagnostic...

Alimente fortificate cu fitosteroli pentru a reduce nivelul colesterolului

Boala cardiovasculară (BCV), în special accidentul vascular cerebral ischemic aterotrombotic și boala coronarian...

Scăderea performanței cardiace, o potențială cauză pentru dispneea observată la pacienții cu COVID-19 lung

Pacienții vindecați de COVID-19 care continuă să prezinte dificultăți de respirație în timpul activit�...

Creșterea accelerată a grăsimii abdominale în timpul menopauzei sporește riscul de boli de inimă
Insuficiența cardiacă promovează multimorbiditatea prin memoria imună înnăscută
Sustenabilitatea intervențiilor asupra stilului de viață cu scopul reducerii tensiunii arteriale
Riscul de infarct este mai mare după expunerea la frig

Din Biblioteca medicală vă mai recomandăm:

Infarctul miocardic

Din Ghidul de sănătate v-ar putea interesa și:

Când să chemi ambulanța (apelul 112)

Știți când e necesar să sunați la ambulanță? Adesea, apar confuzii când vine vorba de apelarea serviciului ...

O nouă tehnică pentru depistarea timpurie a aterosclerozei

Oamenii de știință din cadrul Universității Cambridge (Anglia) și a Universității din Edinburgh (Scoția) a...

Supărarea și efortul intens pot declanșa un atac de cord

Perioadele de supărare și furie sau efortul fizic intens pot dubla riscul unui atac de cord, iar asocierea lor pa...

Anxietatea față de starea de sănătate crește riscul de boli cardiovasculare

Infarct miocardic sau stop cardio-respirator?

Tratamentul timpuriu al durerii în piept poate salva vieți

Forumul ROmedic - întrebări și răspunsuri medicale:

Pe forum găsiți peste 500.000 de întrebări și răspunsuri despre boli sau alte subiecte medicale. Aveți o întrebare? Primiți răspunsuri gratuite de la medici.

Semne si simptome

intră pe forum