Smartphone-connected, battery-free aptamer-based digital test for quantification of procalcitonin and monitoring of infection at the point of care
शोधकर्ताओं ने ELLA-PCT विकसित और मान्य किया है, जो एक बैटरी-रहित, स्मार्टफोन-कनेक्टेड इलेक्ट्रोकेमिकल लैटरल फ्लो असाय है, जो प्रोकैल्सिटोनिन का तीव्र, मात्रात्मक और प्रयोगशाला-स्तर का पता लगाने में सक्षम है, जो संसाधन-सीमित सेटिंग्स में जीवाणु संक्रमण के निदान और एंटीबायोटिक थेरेपी के मार्गदर्शन के लिए एक विकेंद्रीकृत समाधान प्रदान करता है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। यह एक ऐसे प्रीप्रिंट की AI से तैयार की गई व्याख्या है जिसकी अभी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। यह चिकित्सकीय सलाह नहीं है। इस सामग्री के आधार पर स्वास्थ्य संबंधी फैसले न लें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
मानव शरीर की कल्पना एक हलचल भरे शहर के रूप में करें। जब बैक्टीरिया का आक्रमण होता है, तो शहर की आपातकालीन सेवाएँ केवल एक सामान्य "कुछ गलत है" का अलर्ट नहीं भेजतीं; वे एक बहुत ही विशिष्ट, उच्च-प्राथमिकता वाला संदेशवाहक भेजती हैं जिसे प्रोकैल्सीटोनिन (या संक्षेप में PCT) कहा जाता है। PCT को एक स्मोक अलार्म के रूप में सोचें जो केवल वास्तविक आग (बैक्टीरियल संक्रमण) के लिए बजता है और जले हुए टोस्ट (वायरल संक्रमण या मामूली जलन) के लिए नहीं। डॉक्टर इस संदेशवाहक को बहुत पसंद करते हैं क्योंकि यदि वे PCT को जल्दी पकड़ सकें, तो वे सटीक रूप से निर्णय ले सकते हैं कि एंटीबायोटिक्स कब शुरू करने हैं, उन्हें कब रोकना है, और उन्हें कितना मजबूत होना चाहिए। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि एंटीबायोटिक्स का उपयोग तब करना जब उनकी आवश्यकता न हो, एक मोमबत्ती को बुझाने के लिए फायर होज़ (आग बुझाने वाली नली) का उपयोग करने जैसा है—यह संसाधनों को बर्बाद करता है और "दमकल कर्मियों" (बैक्टीरिया) को बाद में लड़ने के लिए और भी अधिक शक्तिशाली और कठिन बना सकता है।
हालाँकि, इस संदेशवाहक को पकड़ना पारंपरिक रूप से एक दूर स्थित मीनार से गुप्त कोड पढ़ने जैसा रहा है। आमतौर पर, आपको रक्त का नमूना लेना होता है, उसे एक विशाल, महंगे प्रयोगशाला में भेजना होता है, विशेषज्ञों की एक टीम के जटिल मशीनों चलाने का इंतज़ार करना होता है, और फिर परिणामों के लिए और भी लंबा इंतज़ार करना होता है। इस समय तक कि उत्तर पहुँचता है, "आग" पहले ही फैल चुकी हो सकती है। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से एक ऐसा तरीका खोजने का सपना देखा है जिससे वे किसी बड़े लैब या बैटरी की दीवार के बिना, सीधे बेडसाइड पर, क्लिनिक में, या यहाँ तक कि एक दूरदराज के गाँव में भी इस कोड को पढ़ सकें। वे एक ऐसा उपकरण चाहते हैं जो एक प्रेगनेंसी टेस्ट जितना सरल हो लेकिन एक सुपरकंप्यूटर जितना स्मार्ट हो।
यहीं से ELLA-PCT टेस्ट की कहानी शुरू होती है। शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक चतुर नया उपकरण बनाया है जो एक साधारण पेपर स्ट्रिप को एक हाई-टेक जासूस में बदल देता है। मानक टेस्ट स्ट्रिप्स में दिखने वाले पारंपरिक "हाँ/नहीं" रंग परिवर्तन के बजाय, यह उपकरण एक छोटे, बैटरी-रहित चिप का उपयोग करता है जो आपके स्मार्टफोन से बात करता है। यह कैसे काम करता है: स्ट्रिप को विशेष डीएनए "हुक्स" (जिन्हें एप्टामर्स कहा जाता है) के साथ कोट किया गया है जो PCT को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। जब रक्त में PCT मौजूद होता है, तो वह हुक्स को चुरा लेता है। उपकरण फिर यह मापता है कि कितने हुक्स बचे हैं, जिसका पता स्मार्टफोन द्वारा संचालित एक सूक्ष्म विद्युत संकेत के माध्यम से लगाया जाता है।
परिणाम प्रभावशाली हैं। अपने परीक्षणों में, टीम ने दिखाया कि यह स्मार्टफोन से जुड़ा स्ट्रिप 46 pg/mL जितना कम PCT स्तर का पता लगा सकता है और 0.5 से 100 ng/mL की विस्तृत रेंज में सटीक रूप से माप सकता है। उन्होंने संक्रमण से जूझ रहे रोगियों के वास्तविक रक्त नमूनों पर इसका परीक्षण किया और पाया कि यह गोल्ड-स्टैंडर्ड प्रयोगशाला मशीन (जिसे TRACE कहा जाता है) के साथ लगभग पूरी तरह से मेल खाता है, जिसका सहसंबंध स्कोर (correlation score) 0.979 है। इस टेस्ट में शुरू से अंत तक केवल 30 मिनट लगे, जिससे लैब की तुलना में प्रतीक्षा समय आधा हो गया।
जो चीज़ इसे वास्तव में विशेष बनाती है वह यह है कि इसे किसी बैटरी की आवश्यकता नहीं है। यह डिस्पोजेबल कैसेसेट फोन के वायरलेस नेर-फील्ड कम्युनिकेशन (NFC) सिग्नल द्वारा संचालित होता है, ठीक वैसे ही जैसे आप कॉफी के लिए भुगतान करने के लिए अपने फोन को टैप करते हैं। यह उपकरण आमतौर पर इन टेस्टों में पाए जाने वाले एंटीबॉडी के बजाय डीएनए एप्टामर्स का उपयोग करता है। एप्टामर्स प्राकृतिक एंटीबॉडी के सिंथेटिक, अत्यधिक स्थिर संस्करणों की तरह हैं जिन्हें फ्रिज में रखने की आवश्यकता नहीं होती है, जो उन्हें गर्म जलवायु या बिजली की विश्वसनीय उपलब्धता के बिना स्थानों के लिए उपयुक्त बनाता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह टेस्ट कमरे के तापमान पर शेल्फ पर तीन महीने तक स्थिर रहा और यह CRP या इंटरल्यूकिन-6 जैसे अन्य सामान्य मार्करों से भ्रमित नहीं हुआ।
हालाँकि टीम उत्साहित है, लेकिन वे यथार्थवादी भी हैं। उन्होंने 9 रोगियों के 27 सीरम नमूनों पर इसका परीक्षण किया, जो एक अच्छी शुरुआत है लेकिन यह कहने के लिए पर्याप्त नहीं है कि यह अभी सभी के लिए एकदम सही है। वे बताते हैं कि भविष्य के काम में यह देखना होगा कि क्या यह पूरे रक्त (केवल प्रोसेस्ड सीरम नहीं) के साथ काम करता है और यह देखना होगा कि क्या वास्तव में अस्पतालों में इसका उपयोग करने से डॉक्टरों को एंटीबायोटिक्स के बारे में बेहतर निर्णय लेने में मदद मिलती है। लेकिन अब के लिए, उन्होंने सिद्ध कर दिया है कि एक बैटरी-रहित, स्मार्टफोन-संचालित टेस्ट केवल आधे घंटे में संक्रमण के स्तरों के लिए सटीक, प्रयोगशाला-ग्रेड संख्या दे सकता है, जो बड़े शहरों से लेकर दुनिया के सबसे दूरदराज के कोनों तक संक्रमण से लड़ने के तरीके को बदलने की क्षमता रखता है।
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