藥丸大小的“加熱器”可以增加診斷傳染病的可能性
by 多倫多大學(xué)（University of Toronto）
這項(xiàng)技術(shù)大大減少了供暖的占地面積。左圖：實(shí)驗(yàn)室使用的典型平板加熱器。右圖：微型加熱器。Credit: Qin Dai / 多倫多大學(xué)（University of Toronto）
多倫多大學(xué)工程學(xué)院（University of Toronto Engineering）的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種微型“加熱器”（大約丸劑大小），它可以讓世界上資源有限的地區(qū)在不需要專門培訓(xùn)或昂貴的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的情況下進(jìn)行傳染病檢測(cè)。
該技術(shù)通過(guò)診斷檢測(cè)的不同階段調(diào)節(jié)生物樣品的溫度，對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。
“我們加熱器的精確性和靈活性為自助診斷工具的未來(lái)打開(kāi)了大門，”博士候選人Pranav Kadhiresan說(shuō)，他與博士候選人Buddhisha Udugama一起在Warren Chan教授的監(jiān)督下開(kāi)發(fā)了該設(shè)備。
Kadhiresan補(bǔ)充道：“我們可以將高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的簡(jiǎn)單性與尖端實(shí)驗(yàn)室儀器的精確性結(jié)合起來(lái)。”。該小組發(fā)明的微型加熱器背后的技術(shù)在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》（PNAS）上發(fā)表的一篇論文中有描述。
在典型的感染性病原體診斷試驗(yàn)中，涉及多個(gè)溫度調(diào)節(jié)步驟。在使用大型研究設(shè)施有限的地區(qū)，控制溫度的能力尤其重要。
“缺電增加了一層復(fù)雜性，”Udugama說(shuō)我們的微型加熱器解決了這個(gè)問(wèn)題。它可以在不同的環(huán)境中使用，不需要電就可以檢測(cè)病毒。如果我們總結(jié)一下我們的技術(shù)的好處，它將是可訪問(wèn)性、可移植性和精確性。”
加熱板的外部由一個(gè)非反應(yīng)性丙烯酸模具組成，該模具封裝鋰，鋰是一種通常存在于電池中的反應(yīng)性元素。當(dāng)溶解在水中時(shí)，活性鋰與溶液相互作用釋放熱量和氫氣。這會(huì)導(dǎo)致溫度在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)升高。
研究人員觀察到，溫度分布的再現(xiàn)性是由恒定的氣體釋放控制的，這是由鋰模具的形狀決定的。在對(duì)鋰合金模具從圓形到三角形的多種形狀進(jìn)行測(cè)試后，他們發(fā)現(xiàn)這種直徑僅為8毫米的星形是最適合精確加熱的。
將多個(gè)步驟整合到一個(gè)平板電腦中也意味著不需要專門的培訓(xùn)就可以進(jìn)行任何診斷測(cè)試，從而減少人為錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)，并使設(shè)備對(duì)公眾開(kāi)放。
Chan說(shuō)：“片劑通常用于阿司匹林之類的藥物。但是，我們現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一系列可以診斷疾病的片劑和藥丸。”
“結(jié)合智能手機(jī)技術(shù)，每個(gè)人都將擁有一個(gè)可跟蹤，監(jiān)視和診斷感染的便攜式系統(tǒng)。這對(duì)于防止疾病傳播至關(guān)重要。”
More information: Buddhisha Udugama et al, Tunable and precise miniature lithium heater for point-of-care applications, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.1916562117
Journal information: Proceedings of the National Academy of Sciences
原文鏈接：https://phys.org/news/2020-02-pill-sized-heater-accessibility-infectious-disease.html
聲明：本文由 Newfellow 編譯，中文內(nèi)容僅供參考，一切內(nèi)容以英文原版為準(zhǔn)。
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