阿尔茨海默病(AD)是全球痴呆症的主要原因,会导致记忆、认知和日常生活技能严重恶化,并给患者及其家庭带来沉重的心理和经济负担。
随着全球老龄化,AD的发病率持续攀升。早期筛查可以帮助及时干预,延缓疾病进展,改善患者的生存质量,同时减轻社会医疗资源的压力。传统的AD检测方法,如正电子发射计算机断层扫描(PET)、磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT)等,可提供高度敏感的结果,但成本高昂,需要专门人员进行测试。脑脊液(CSF)测试可以识别生物标志物,但具有侵入性且患者接受度低。相比之下,血液生物标志物检测是非侵入性的,简单、低成本,使其适合早期筛查和大规模人群测试。因此,开发能够快速、低成本、自动化的便携式检测平台用于AD血液标志物检测具有重要意义。
近年,微流控纸基分析器件(uPADs)凭借其低成本、易操作,以及通过自身毛细管效应驱动流体流动的能力,已成为极具前景的即时检测平台。
据麦姆斯咨询介绍,西交利物浦大学宋鹏飞副教授带领研究团队采用旋转阀辅助纸基免疫分析装置(RAPID),能够全自动、高效地检测人工血浆中的AD生物标志物(Aβ42)。
图1 RAPID设计示意图以及用于阿尔茨海默症(AD)早期筛查方案和策略。(a)RAPID中纸质微流控芯片布局的示意图,该芯片集成了一个旋转阀、一个入口、两个试剂储存区和一个测试区。(b)RAPID读取器的爆炸示意图,用于读取、分析结果并与用户互动。(c)基于RAPID的血浆中Aβ42浓度检测步骤。(d)纸质微流控芯片的照片及其结构。(e)RAPID 中的智能物联网节点概念图,用于在AD早期筛查场景实现远程医疗。
该工作介绍了一种用于早期筛查AD的旋转阀辅助纸基免疫分析装置(RAPID),其特点是高度集成的片上旋转微阀,能够全自动、高效地检测人工血浆中的AD生物标志物(Aβ42)。
图2 RAPID器件优化及分析性能评估
RAPID将所需的检测试剂预先储存在一个纸基微流控芯片(μPAD)上,通过一个阀门自动控制试剂运输。在加入检测样品后,预存储的检测试剂会按照设定好的酶联免疫吸附检测(ELISA)顺序依次转移到检测区。RAPID平台通过微型伺服电机控制μPAD阀门的运行,量化检测结果并将其显示在屏幕上,此外,还能够将数据无线传输到智能手机上,实现远程医疗。为了校准RAPID,该工作对人工血浆中的Aβ42进行了夹心法ELISA,实现了低至9.6 pg/mL的检测限(LOD),并提供了0.994的测定系数(COD),且单次检测时间为30分钟。
此外,该工作模拟了24份人工样本,以定量检测人工血浆样本中Aβ42蛋白的浓度。结果表明,RAPID检测平台与传统ELISA检测结果具有良好的一致性。该工作提供的RAPID有望推动早期AD筛查的进一步普及。
该研究成果以
“An integrated paper-based microfluidic platform for screening of
early-stage Alzheimer's disease by detecting Aβ42”为题,发表在英国皇家化学会期刊Lab on a Chip上,并入选为Hot Article。
https://doi.org/10.1039/D4LC00748D
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