Vätska som direkt markerar och identifierar på det tillförda ämnet om det är sjukdom X.
Uteblir den misstänkta reaktionen kan man alltså utesluta just sjukdom X.Tanken bakom tillkomsten av LOC tekniken var att man direkt vid test skulle kunna identifiera eller utesluta det ämnet man ville ha svar på.
Som bloggen beskrivit tidigare var det Stanford University som var först med att ta fram ett chip.Det skedde runt 1980.
Några år senare i slutet av det "kalla kriget" utvecklade det amerikanska försvarsdepartementet DARPA
(Defense Advanced Research Projects Agency) ett eget chip som skulle användas för de nya hot jänkarna såg komma.Man såg nyutvecklade biologiska och kemiska vapen som ett hot (i fält) man behövde möta.
Att snabbt kunna identifiera vilket ämne man utsatts för och direkt sätta in motmedel.
Utifrån DARPA`s teknik kom då 20 år senare det vi idag kallar Lab-On-a-Chip.
Varför det inte fick fäste direkt var av 2 anledningar.
1.Tillverkningskostnad för materialet var för högt.
2.Brist på tillgång till ett detekteringsinstrument i direkt anslutning till chipet som använts.
För själva "grejjen" med LOC är att det ska korta tiden för svar.Alltså att inte behöva skicka chipet till ett labb utan få svar på plats.Det var framförallt det sistnämnda det föll på.Man hade inte tänkt på att ta fram ett instrument som både var hyfsat billigt,litet och portabelt, att kunna användas vid patient.
De tilltänkta LOC-användarna hade inte tillgång till det sista momentet för att kunna läsa av chippen.
Hindren vid 1 och 2 är nu eliminerade.
Tankenöt = Vilket detekteringsinstrument kan definieras som hyfsat billigt,litet och portabelt?
Inte så svårt att lista ut det väl? 😎
Kuriosabild. Såhär såg det första chipet ut forskare på Stanford utvecklade.
 |
| Består av 1,5 m kanal (capillary column) med reagensvätska. |
Hursom, till nutid och aktuellt.
I förra veckan publicerade Nature en artikel som berättar om att forskare hittat ett till användningsområde för LOC,ja förutom att skicka in patients blod i chippet.
Nämligen vid sjukdomar som identifieras med urinprov.
Forskarna berättar om 3 olika tillfällen/sjukdomar LOC använts. Nämligen parasitsjukdomen Trichomonas vaginalis (TV).
Som man beskriver enligt följande :
- Trichomoniasis is estimated to be the most common non-viral sexually transmitted infection (STI) with 276.4 million cases worldwide. It is often underdiagnosed due to the lack of a conventional test despite being associated with poor birth outcomes such as low birth weight, preterm delivery, and intellectual disability in children. The current gold standard for trichomoniasis diagnosis is culture followed by wet mount microscopy, a procedure not easily done on-site. However, TV is only viable for approximately four hours after leaving the body so by the time the samples reach a centralized lab, they may have died. This makes diagnosis more difficult as one of the defining characteristics of Trichomonas vaginalis is their unique motility. Point-of-care tests have also been developed for the diagnosis of trichomoniasis, however it remains too costly to implement.
Wiki berättar att ex 2015 utvecklades 122 miljoner nya fall av sjukdomen.TV är sexuellt överförbar men enbart kvinnor ser ut att få komplikationer. De värsta sådana är att TV ökar risken för överföring av HIV och risken för att utveckla livmodercancer (HPV), samt att gravida kvinnor riskerar att föda för tidigt födda barn som de tyvärr kan överföra sjukdomen till.
Nästa område är urinvägsinfektion,som drabbar nästan 50% av jordens befolkning nån gång under sin livstid.
Det tredje området är att identifiera blod i urinen,som exempelvis kan förebåda viss typ av cancer.
Gemensamt för dessa 3 områden är som sagt att urinprov används för att identifiera resp art.
Det finns idag 2 trånga sektorer när urinet ska analyseras.
1. Det måste vara färskt,max 4 tim.Därför är närhet till ett fullutrustat labb ett måste.
2. Tekniken som används idag är dyr flow cytometry-utrustning som kräver labelling vid screeningen,dvs infärgning av urinet.Nackdelen med detta är att tekniken inte klarar att screena tillräckligt bra ändå.
Man beskriver det som :
- Nevertheless, flow cytometry has its limitations as the samples must be labelled, and in image-based flow cytometry the specimens are at risk of being imaged out of focus due to a short depth of field. Flow cytometers have a large benchtop footprint and are expensive. Thus, they are typically implemented at the level of the centralized processing facility, which often sees a delay between sample collection and processing due to the transportation of the samples.
Det ultimata enligt forskarna vore om läkare/personal som tar hand om urinprovet oxå analyserar det.
Man skriver även att urinprovet helst inte ska vara över 2 timmar gammalt vilket stärker det argumentet.
Hur hittar då dessa forskare en lösning på detta?
Jo,de har identifierat en teknik som karakteriseras av att vara billig,liten och portabel. Känns orden bekanta? 😎
Lensless, or lens-free, imaging devices offer a different approach to detecting small particles in large fluid volumes. Lensless microscopy records the image of the sample on the detector without any intervening lenses. Imaging without lenses offers advantages over cell culture and traditional microscopy, including low-cost, large field of view, and portability, which inherently leads to high throughput while maintaining sub-micron resolution. It is particularly well suited to analysis applications in which a large area or volume must be screened in order to determine whether a sample is positive or negative, making it ideal for urine analysis. Lensless imaging can be used in combination with microfluidics (LOC,min notering) to make a cost-effective and portable device that can evaluate milliliters of liquid for microscopic specimen, in under an hour, without the need for centrifugation. Shadow imaging and holographic imaging are two lensless techniques resulting in a bright field image.
I forskarnas studier har de använt sig av en nyligen framtagen prototyp speciellt utvecklad för att detektera parasiter som ex finns i sjukdomen Trichomoniasis.En mycket enkel device som bygger på linsfri holografiteknik. Motility-based label-free detection of parasites in bodily fluids using holographic speckle analysis and deep learning
Forskarna beskriver denna linsfria manick enligt följande :
The device uses holographic phase imaging to scan and analyze 3 ml of fluid in 20 minutes.
The limit of detection was found to be 10 parasites per milliliter of whole blood.
It is evident that lensless imaging has a lot of potential for health care monitoring.
This paper aims to demonstrate that shadow imaging is well-suited to the application of urine analysis, especially in combination with motion analysis of urine sediments.
Men till själva studien på Nature.
The Use of Motion Analysis as Particle Biomarkers in Lensless Optofluidic Projection Imaging for Point of Care Urine Analysis
Published: 21 November 2019Abstract
Urine
testing is an essential clinical diagnostic tool. The presence of urine
sediments, typically analyzed through microscopic urinalysis or cell
culture, can be indicative of many diseases, including bacterial,
parasitic, and yeast infections, as well as more serious conditions like
bladder cancer. Current urine analysis diagnostic methods are usually
centralized and limited by high cost, inconvenience, and poor
sensitivity. Here, we developed a lensless projection imaging
optofluidic platform with motion-based particle analysis to rapidly
detect urinary constituents without the need for concentration or
amplification through culture. A removable microfluidics channel ensures
that urine samples do not cross contaminate and the lens-free
projection video is captured and processed by a low-cost integrated
microcomputer. A motion tracking and analysis algorithm is developed to
identify and track moving objects in the flow. Their motion
characteristics are used as biomarkers to detect different urine species
in near real-time. The results show that this technology is capable of
detection of red and white blood cells, Trichomonas vaginalis,
crystals, casts, yeast and bacteria. This cost-effective device has the
potential to be implemented for timely, point-of-care detection* of a
wide range of disorders in hospitals, clinics, long-term care homes, and
in resource-limited regions.
Introduction
Urinalysis is a valuable tool for the diagnosis of various conditions through physical, chemical, and microscopic analysis. Physical analysis is the observation of urine’s physical characteristics, whereas chemical and microscopic analysis tests for the presence of chemical analytes and urine sediments (0.5–500 μm) respectively. Simerville et al. provides a comprehensive list of analytes, sediments, and the current clinical methods of analysis.Generally, in microscopic urinalysis, targeted sediments (listed in Table) can be identified through morphological features by a technician after centrifuging the urine to obtain a concentrated sample.
In the case of microorganisms, a stain can be used for identification through microscopy, but the gold standard is tissue culture. However, outpatient clinics and even clinical laboratory collection sites do not normally have these specialized instruments or trained technicians to perform these tests.
As a result, samples are sent off to a centralized facility for processing, e.g. at the Hamilton Regional Lab Medicine Program, which can have over a thousand samples to process per week. Such processing is efficient for large number of samples, but some issues exist. For example, it is particularly detrimental in the case of trichomoniasis, an infection caused by a parasite known as Trichomonas vaginalis (TV).
Det understrukna berättar att få kliniker och labb har den utrustning som krävs för att utföra de tester man skriver om. Man skickar urinproven till större centraliserade labb som kan utföra över 1000 tester per vecka.
Discussion and Conclusion
In this work, we developed a new, low-cost, reusable, lensless imaging platform for the clinical analysis of urine samples. Shadow imaging, in combination with motion analysis as an endogenous biomarker, leads to a unique application. To our knowledge, this is the first report of lensless imaging for urine analysis as well as the first application of cell and organism motility as a biomarker in lensless shadow imaging. This device demonstrates effective detection of blood cells and parasites directly in urine samples without the need for concentration or culture. TV self-propel through the movement of their flagella, often resulting in a corkscrew or zig-zag movement. Red blood cells have a distinct flipping movement due to the flow in the channel and their biconcave morphology. In this context, shadow imaging is in a unique position to take advantage of this unique motility for particle identification.An important advantage of shadow imaging is that the images acquired do not require extensive post processing or reconstruction. It is normally well suited for the imaging of biological specimen, in which the samples have some degree of transparency. Recently, holographic imaging is a very popular lensless imaging technique where a diffraction image is projected onto the sensor. Although holographic imaging has the advantage of reconstructing different planes in a 3D volume, it has challenges in real time imaging of a deep (~50–100 μm) microfluidic flow channel due to the lengthy processing time. We demonstrated that shadow imaging has the specific advantage of being able to be used in combination with motility biomarkers to specifically identify urine sediments.
Jag tolkar texten till att man utvecklat en plattform/teknik att kunna utföra urintester direkt vid kliniker (nära provtagningstillfället).En återanvändningsbar motsvarighet till ett enstaka chip.
Linsfri teknik, som shadow imaging, innebär att man istället tar bilder eller filmsekvenser på provet man ska studera.Provets konturer eller skuggor analyseras i en programvara som överför det till bild/er/filmsekvenser som därefter studeras.Tekniken kräver ingen infärgning eller cellodling,vilket är standard idag.Man berättar konkret hur man bekräftar sjukdomen Trichomonas vaginalis (TV).Det sker genom tidigare kunskap om hur en TV-organism ser ut och dess rörelsemönster.Denna kunskap används vid detekteringen och omnämns enligt :TV self-propel through the movement of their flagella, often resulting in a corkscrew or zig-zag movement.
Översatt : Organismen (TV) rör sig i ett specifikt mönster drivet av den vidhäftande flagellen (vilket är en organell med formen av en svans som finns på vissa celltyper,ex mannens sädesceller/spermier)
Wiki visar på olika typer av flageller :
Röda blodkroppar har ett distinkt "flipping" rörelsemönster som tydligt syns i kanalen. Med kanal åsyftas den/de kanaler som finns i ett chip förmodar jag.
Man skriver vidare att holografisk avbildning är en mycket populär linsfri teknik där diffractions bild/sekvens projiceras på en tillhörande sensor. Holografitekniken har fördelen av reconstructing different planes in a 3D volume, it has challenges in real time imaging of a deep (~50–100 μm) microfluidic flow channel (Chipets kanaler) due to the lengthy processing time.
Min kommentar
Det anmärkningsvärda med denna studie är inte det förvisso positiva med att forskarna klurat ut att återanvända kanaler som går att fylla med ny reagensvätska.Att det ger fattiga delar av världen större möjlighet att använda sig av denna snabba svarsteknik om de dessutom investerar i ett enkelt och billigt instrument som enbart går att använda för vissa typer av sjukdomar.Det är absolut positivt för många människor som i vanliga fall aldrig har möjlighet att få en diagnos och därmed möjlighet till snabbt tillfrisknande.
Det bloggen ser som det mera anmärkningsvärda och mer positiva är att forskarna listat ut att mindre svåra sjukdomar som drabbar miljoner människor årligen går att detektera och diagnostisera med microfluidic teknologin (LOC) via urinprov. Att LOC alltså inte enbart vänder sig till patienter med sjukdomar som går att detektera med blodprov. Forskarna har testat tekniken på 2 volymmässigt stora sjukdomar, TV och urinvägsinfektion och nått evidens på att dessa går att detektera med LOC.Man har även gett sig på att testa sin skapelse på ett traditionellt prov som utgår från blod och fått positivt svar även där.Sistnämnda är förmodligen för att nå ut med sin forskning.
Men som de själva berättar i rapporten : To our knowledge, this is the first report of lensless imaging for urine analysis as well as the first application of cell and organism motility as a biomarker in lensless shadow imaging.
Tillbaka till det jag ser som riktigt värdefullt.
Med möjlighet att göra urintester öppnas en volymmarknad som i rätt händer (tänk Big Pharma) har möjlighet att bli en intäktskälla modell större. Forskarna följer i denna rapport billighetsteorin med att först förbilliga LOC och sen göra det man missade vid LOC-teknikens tillkomst : att identifiera ett billigt detekteringsinstrument.Därigenom har man gett motiv till att nu finns möjligheten att använda LOC i bred omfattning.Eftersom kedja nr 2 (instrumentet) i deras forskning bygger på en linsfri teknik (ej optisk) bekräftar de med detta hur bra avbildningsteknik fungerar med LOC.
De berättar att enklare holografisk mikroskopi är tillämpbart (med vissa förbehåll dessa har).
För att sammanfatta deras forskning : Urintester är en enormt bra breddning för LOC-tekniken,att det ger volymer som kanske inte blodtester medger i dagsläget.Lägger man samman urin + blodtester borde Big Pharma se det kommersiella värdet. BP får än en gång svart på vitt att holografisk mikroskopi är mycket väl tillämpbart.
Marknaden forskarna berättar om består av sjukhus,kliniker och vårdinrättningar world wide. Jag tror alla förstår vilka volymer det handlar om och vilket incitament det ger för en bjässe (BP) att kapa åt sig del av.
Bloggen ser möjligheter för en större aktör med rejäla muskler att skala upp kedja nr 2 och anpassa ett instrument beroende på pris användare har råd med och vilka funktioner det ska innehålla.
Det förutsätter naturligtvis att bjässen äger en teknik som forskare vidimerat är ypperlig för LOC.
Fundera på hur många BP eller för den delen stora instrumenttillverkare,som har/äger denna teknik i nuläget.
Fundera även på delar av den identifierade marknaden,om kliniker nu får ytterligare användningsområde att lägga in i fundering på att investera i ett idag existerande instrument.
Summasummarum : Forskarnas studier kommer pusha LOC framåt avsevärt.Holoteknik fungerar med denna.Bjässar sitter nog inte overksamma inför detta snara framsteg.
Ägare av detekteringssystem kommer vara med på det som komma skall.
Genväg för bjässar att komma över sistnämnda är scanna marknaden på idag existerande och bekräftade verkningsfulla system och köpa upp dessa.
Kan man anta att detta nya genombrott (urintester via LOC) nått bjässarna (+ även PHI) och har påverkan på de förhandlingar man är inne i?
(Citat från rapporten : To our knowledge, this is the first report of lensless imaging for urine analysis as well as the first application of cell and organism motility as a biomarker in lensless shadow imaging.)
Det med tanke på frågor om varför det dröjer med besked hur dessa går.Bloggen har inget svar på denna fråga,men ju längre tiden går desto fler användningsområden hittar PHI`s eminenta teknik.
Tålamod kanske är den bäste vännen om man vill se HoloMonitor slukas av en amerikansk bjässe?
Bloggen är som sagt tudelad inför detta ev scenario.
Mvh the99
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar