麻省理工学院研究人员设计的一种新型传感器可以大大加速诊断败血症的过程，败血症是美国医院每年导致近250,000名患者死亡的主要原因。

脓毒症发生在身体对感染的免疫反应引发整个身体的炎症链反应，导致高心率，高烧，呼吸短促和其他问题。如果不加以控制，可能导致感染性休克，血压下降，器官停止。为了诊断败血症，医生传统上依赖各种诊断工具，包括生命体征，血液测试以及其他成像和实验室测试。

近年来，研究人员发现血液中的蛋白质生物标志物是败血症的早期指标。一种有希望的候选物是白细胞介素-6(IL-6)，一种响应炎症而产生的蛋白质。在败血症患者中，IL-6水平可在其他症状开始出现前数小时上升。但即使在这些升高的水平下，血液中该蛋白质的浓度总体上太低，以至于传统的测定装置无法快速检测到。

在本周在医学和生物学工程会议上发表的一篇论文中，麻省理工学院的研究人员描述了一种基于微流体的系统，该系统可以在大约25分钟内自动检测临床上显着水平的IL-6用于脓毒症的诊断，使用少于手指刺血。

在一个微流体通道中，用抗体结合的微珠与血液样品混合以捕获IL-6生物标记物。在另一个通道中，仅含有生物标记物的珠子附着到电极上。通过电极的运行电压为每个带有生物标记的珠子产生电信号，然后将其转换成生物标记物浓度水平。

“对于急性疾病，如败血症，其进展非常迅速并且可能危及生命，建立一个快速测量这些非丰富生物标志物的系统是有帮助的，”第一作者Dan Wu，机械工程系博士生说。 。“你也可以随着疾病的进展频繁监测疾病。”

加入Wu的是Joel Voldman，他是电气工程和计算机科学系的教授和副主任，医疗电子设备实现中心的联合主任，以及电子和微系统技术实验室研究实验室的首席研究员。 。

集成的自动化设计

检测蛋白质生物标记物的传统检测方法是体积庞大，价格昂贵的机器，降级到需要大约1毫升血液并在数小时内产生结果的实验室。近年来，已开发出便携式“即时护理”系统，其使用微升血液在约30分钟内获得类似结果。

但是护理点系统可能非常昂贵，因为大多数使用昂贵的光学组件来检测生物标记物。它们还仅捕获少量蛋白质，其中许多蛋白质是血液中更丰富的蛋白质。任何降低价格，减少成分或增加蛋白质范围的努力都会对其敏感性产生负面影响。

在他们的工作中，研究人员希望将基于磁珠的分析(通常用于实验室)的组件缩小到大约几平方厘米的自动微流体设备上。这需要在微米级通道中操纵珠子并在微系统技术实验室中制造自动化流体运动的装置。

珠子涂有吸引IL-6的抗体，以及称为辣根过氧化物酶的催化酶。将珠子和血液样品注入装置中，进入“分析物捕获区”，其基本上是环。沿着环路是一个蠕动泵 - 通常用于控制液体 - 阀门由外部电路自动控制。以特定顺序打开和关闭阀门使血液和珠子循环以混合在一起。约10分钟后，IL-6蛋白质与珠子上的抗体结合。

此时自动重新配置阀门迫使混合物进入一个较小的环路，称为“检测区域”，它们会被困住。一个小磁铁收集珠子进行短暂清洗，然后将它们放在环路周围。约10分钟后，许多珠子粘在涂有单独抗体的电极上，该抗体吸引IL-6。此时，溶液流入环路并洗涤未受束缚的珠子，而具有IL-6蛋白质的珠子保留在电极上。