基于纳米材料的等离子芯片可用于心脏病发作诊断

基于纳米材料的等离子芯片可用于心脏病发作诊断_智慧城市_智慧教育


心血管疾病(CVD)是世界上最严重的疾病之一。在正常情况下,很多时间和研究都致力于治疗心血管疾病,虽然目前的冠状病毒大流行占用了大量的医学研究和测试工作,但它并不能消除这样一个事实,即心血管疾病是全球死亡人数的约31.5%, 全世界近三分之一的死亡是由某种心血管疾病引起的。对于许多心血管疾病,有几种测试、监测方法和治疗方法,但由于这些疾病带来的高死亡率,更多的测试、监测方法和治疗方法正在开发中。


心肌梗塞又称心脏病发作


心肌梗死是我们很多人都知道的心脏病发作的医学术语。在所有的心血管疾病中,心脏病发作是导致心血管相关死亡的主要原因。总的来说,心脏病发作占全世界所有心血管疾病的30%以上,这意味着全世界每年有740万人死于心脏病。


等离子体材料在医学上的应用


等离子体材料已经在许多医学应用中出现,特别是在癌症的成像中,但是等离子体材料的高灵敏度可以转化为心脏病的诊断。等离子体材料使用贵金属(即非常不活跃的金属,如金、银、铂),因为光与这些金属中的自由表面电子相互作用,产生表面等离子体,即表面上的高振荡电子,可以快速激发。


由于表面等离子体能被快速激发,在许多生物医学应用中,当它们照亮生物标记物时,它们往往会提高诊断过程的灵敏度,从而使它们的结果变得更清晰。这使得一个生物过程(无论是癌症的进展,还是组织的损伤)的相关生物标志物能够被更清楚地识别出来,而且它还可以通过测量生物环境随时间的变化来监测这个过程。因此,表面等离子体已经成为诊断和监测许多疾病的一种方法,现在的焦点已经转向如何利用表面等离子体来诊断和监测患者心脏病发作的进展。


用等离子芯片诊断和监测心脏病发作


一个横跨中国、台湾和美国的研究小组利用金纳米材料制造了一种等离子芯片,用于检测和监测心脏病发作的进展。该芯片提供了一种使用普通生物标记物(心肌肌钙蛋白I)的微阵列分析,通过检测样本中的特定抗体来检测患者是否有心脏病发作,方法是使这些抗体与设备表面的特定捕获抗体结合。


所采用的方法不同于其他诊断和预后方法,因为它是从疾病诊断和应用设计的角度来探讨的。疾病诊断方法使用等离子芯片检测抗体,只需少量血清,应用设计的角度提供了一种定制的监测方法,通过在快速分析时间内识别和监测样本中多种生物标志物的浓度,进而可用于预测患者的潜在结果。


这个装置本身是用直径在80到200纳米之间的金纳米颗粒制造出来的,这些纳米颗粒之间的间距在10到30纳米之间。含有捕获抗体的微阵列用于检测样本中的抗体被打印到芯片上,这使得血清抗体的检测始终发生在靠近等离子表面的区域,提高了所有检测的灵敏度。


在所有不同的测试中,没有多少可以用来监测心脏病发作的护理点。此外,由于表面等离子体激元的存在,该装置的灵敏度比传统的近红外荧光法提高了130倍,灵敏度为100%,特异性为95.54%。没有人知道新的医疗器械是否能通过临床试验阶段,用于一线检测。然而,这种芯片显示的结果是有希望的,如果它们被发现足够安全,能够通过临床试验,并且在商业上有足够的可行性,可以大规模生产,那么它可以提供显著的优势。

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