파도

Oct 16, 2023

군사 의학 연구 9권, 기사 번호: 8(2022) 이 기사 인용

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감염의 조기 진단 및 분류는 치료율을 높이면서 합병증을 감소시킵니다. 이는 중증 감염, 특히 전쟁 수술의 경우 중요합니다. 그러나 기존 방법은 힘든 작업과 부피가 큰 장치에 의존합니다. 반면, 현장진단(POC) 방법은 견고성과 정확성이 제한되어 있습니다. 따라서 현장의 군사적 요구사항을 충족시키기 위해 신속하고 정확한 감염 진단을 위한 POC 장치의 개발이 시급히 요구되고 있습니다.

우리는 파도 모양의 미세유체 칩(WMC) 보조 다중 검출 플랫폼(WMC-MDP)을 개발했습니다. WMC-MDP는 시료의 사전 혼합과 시약의 반응을 통해 검출 시간을 단축하고 반복성을 향상시킵니다. 우리는 검출 플랫폼을 스트렙타비딘-비오틴(SA-B) 증폭 시스템과 결합하여 신호 판독으로 화학발광(CL) 강도를 사용하면서 감도를 향상시켰습니다. 우리는 검출 플랫폼에서 C반응성 단백질(CRP), 프로칼시토닌(PCT) 및 인터루킨-6(IL-6)의 동시 검출을 실현하고 민감도, 선형 범위, 선택성 및 반복성을 평가했습니다. 마지막으로 우리는 자원봉사자로부터 15개의 샘플 검출을 완료하고 그 결과를 상용 ELISA 키트와 비교했습니다.

CRP, PCT 및 IL-6의 검출은 각각 1.25–40 μg/ml, 0.4–12.8 ng/ml 및 50–1600 pg/ml 범위의 CL 강도와 농도 사이에 좋은 선형 관계를 나타냈습니다. CRP, PCT, IL-6의 검출한계는 각각 0.54μg/ml, 0.11ng/ml, 16.25pg/ml이었다. WMC-MDP는 적절한 선택성과 반복성을 제공합니다. 전체 감지 절차는 POC 장치의 요구 사항을 충족하는 22분 밖에 걸리지 않습니다. 자원봉사자로부터 얻은 15개 샘플의 결과는 상용 ELISA 키트에서 검출된 결과와 일치했습니다.

WMC-MDP는 CRP, PCT 및 IL-6를 만족스러운 선택성과 반복성으로 신속하고 민감한 동시 검출을 가능하게 하며 최소한의 조작만 필요로 합니다. 그러나 WMC-MDP는 WMC-MDP가 일종의 현장 검사(POCT)가 될 수 있도록 10% 미만의 변동 계수를 보여주는 미세 유체 장치라는 장점을 활용합니다. 따라서 WMC-MDP는 다중 바이오마커의 POCT에 대한 유망한 대안을 제공합니다. 우리는 WMC-MDP의 군사 분야에서의 실제 적용이 군인들의 감염 진단에 혁명을 일으킬 것이라고 믿습니다.

감염은 특히 외상 및 전쟁 수술 분야에서 치료하지 않고 방치할 경우 경미한 피부 자극으로 심각한 장기 부전을 초래할 수 있습니다. 세균 및 바이러스 감염이 주요 감염 유형입니다[1, 2]. 심각한 감염은 패혈증을 유발할 수 있습니다. 패혈증 치료를 1시간 늦추면 사망 위험이 6~10% 증가합니다[3]. 따라서 신속하고 정확한 감염 진단 및 분류를 위해서는 바이오마커 분석이 필요하다[4,5,6]. C-반응성 단백질(CRP)[7], 프로칼시토닌(PCT)[8], 인터루킨-6(IL-6)[9]의 다중 검출은 감염과 패혈증을 정확하게 진단하는 신뢰할 수 있는 방법입니다[10]. 정상적인 인간 혈청에서 CRP의 함량은 일반적으로 8μg/ml 미만입니다. CRP의 상승은 감염의 심각도와 양의 상관관계가 있습니다[11]. 높은 수준의 CRP는 박테리아 감염 및 헤마글루티닌 1 뉴라미니다제 1(H1N1) 및 코로나 바이러스 질병 2019(COVID-19) [12,13,14]와 같은 일부 바이러스 감염과 관련이 있습니다. 관상동맥심장병[15, 16], 암[17, 18] 및 기타 이러한 종류의 질병에는 CRP 농도가 높습니다. 이러한 이유로 CRP 검출에 의존하는 감염 진단은 정확하지 않습니다. 일반적으로 건강한 성인의 경우 혈액 내 PCT 수준은 0.5ng/ml 미만입니다. PCT는 세균 감염을 검출하기 위한 특정 지표이다[19]. 바이러스 감염이 발생해도 농도는 정상으로 유지됩니다. IL-6은 감염 진단을 위한 매우 민감하고 특이적인 바이오마커입니다. 정상인 혈청의 IL-6 수준은 75pg/ml 미만으로[20] 극히 낮습니다. 바이러스 및 세균 감염을 식별하기 위해 IL-6을 검출하는 것은 어렵습니다. 중증 감염 또는 패혈증 환자의 혈청에서 IL-6 수치는 1000pg/ml를 초과합니다. CRP, PCT, IL-6는 비정상 시간과 특성이 다릅니다. 단일 바이오마커만 검출하는 경우 감염을 오진할 수 있습니다. CRP, PCT 및 IL-6의 다중 검출은 전체 감염 기간을 포괄할 수 있습니다. 감염의 분류와 심각도를 효과적으로 평가합니다[21]. 군사화된 현장진단(POCT) 분야에서는 감염성 바이오마커에 대한 다중 검출 기술의 개발이 필수적이다[22,23,24].