模块化的模块可以使世界各地的实验室能够廉价且轻松地构建自己的诊断程序

麻省理工学院小型设备实验室的研究人员开发了一套模块化模块，这些模块可以以不同的方式组合在一起，以生产诊断设备。这些“即插即用”设备需要很少的专业知识来组装，可以测试糖尿病患者的血糖水平或检测病毒感染等功能。

“我们的长期动机是让小型，低资源的实验室能够创建自己的即插即用诊断库，独立地治疗当地患者群体，”麻省理工学院小设备实验室联合主任，安娜杨说。在医学工程和科学研究所，该论文的主要作者之一。

使用这个名为Ampli block的系统，麻省理工学院的团队正致力于检测癌症，以及寨卡病毒和其他传染病。这些木块价格便宜，四块砌块耗资约6美分，不需要冷藏或特殊处理，因此非常适合发展中国家使用。

“我们将这些建筑套件视为降低制造医疗技术壁垒的一种方式，”Little Devices Lab的联合主任，该论文的高级作者Jose Gomez-Marquez说。

伊丽莎白菲利普斯13 岁，普渡大学的研究生，也是该论文的主要作者，该论文于5月16日刊登在高级医疗保健材料杂志上。其他作者包括大学工程学副教授Kimberly Hamad-Schifferli。波士顿的马萨诸塞州和麻省理工学院机械工程系的访问科学家; Nikolas Albarran，Little Devices Lab的高级工程师; 乔纳巴特勒，麻省理工学院的大三学生; 还有小设备实验室的前访问学生Kaira Lujan。

在过去的十年中，许多研究人员一直在研究基于纸带上发生的化学反应的小型便携式诊断设备。许多这些测试都使用横向流动技术，这与家庭妊娠试验中使用的方法相同。

尽管做了这些努力，但这些测试尚未得到广泛部署。Gomez-Marquez说，其中一个障碍是许多这些设备的设计都没有考虑到大规模的可制造性。另一个原因是公司可能对大规模生产不会影响大量人群的疾病的诊断感兴趣。

小设备实验室的研究人员意识到，如果他们创建了一个模块化组件套件，可以将这些诊断信息交付给更多人，他们可以将这些组件组合在一起，以生成用户所需的内容。为此，他们已经创建了大约40个不同的构建模块，世界各地的实验室工作人员可以轻松地自行组装，就像人们在20世纪70年代开始从商用电子“面包板”组装他们自己的无线电和其他电子设备一样。

“当电子面包板问世时，这意味着人们不必担心自己建造电阻器或电容器。他们可能会担心他们实际上想要使用电子设备，这就是制造整个电路，”Gomez-Marquez说。

在这种情况下，部件由夹在塑料或金属块和玻璃盖之间的一张纸或玻璃纤维组成。每个边缘约半英寸的块可沿任何边缘咬合在一起。一些块包含样品直接流过的通道，一些块有转弯，一些块可以从移液管接收样品或将多种试剂混合在一起。

这些块还可以执行不同的生化功能。许多含有可以检测血液或尿液样本中特定分子的抗体。这些抗体与存在靶分子时改变颜色的纳米颗粒连接，表明阳性结果。

这些块可以以不同方式对齐，允许用户基于一个反应或一系列反应创建诊断。在一个例子中，研究人员结合检测三种不同分子的嵌段来创建异烟酸测试，这可以揭示结核病患者是否正在服用他们的药物。

这些块按功能进行颜色编码，使用研究人员计划在线设置的指令更容易组装预先设计的设备。他们还希望用户能够开发并为在线指南贡献自己的规范。

更好的性能

研究人员还表明，在某些方面，这些块可以胜过以前版本的纸张诊断设备。例如，他们发现他们可以多次在测试条上来回运行样品，从而增强信号。这样可以更容易从尿液和唾液样本中获得可靠的结果，这些样本通常比血液样本更稀释，但更容易从患者身上获得。

该团队目前正在研究人类乳头状瘤病毒，疟疾和莱姆病等疾病。他们还致力于研究可以合成有用化合物的嵌段，包括药物，以及包含LED等电子元件的嵌段。

最终目标是将技术交付给工业化国家和发展中国家的小型实验室，以便他们可以创建自己的诊断。麻省理工学院的团队已经将他们送到智利和尼加拉瓜的实验室，在那里他们被用来开发设备来监测患者对结核病治疗的依从性，并测试一种使疟疾更难以治疗的遗传变异。

波士顿大学研究副院长兼生物医学工程副教授Catherine Klapperich表示，麻省理工学院团队的工作将有助于使诊断设计过程更具包容性。

“通过减少设计新的医疗点纸流体的障碍，这项工作邀请了非专业人士，并肯定会在世界各地的环境中产生新的想法和合作，”没有参与该研究的Klapperich说。“这里介绍的系统的实际演示将立即变得有用，而其他人在工具上构建的可能性很大。”

研究人员正在研究大规模制造技术，他们希望成立一家公司，在世界各地制造和分销这些工具。

“我们很高兴能够向其他研究人员开放平台，以便他们可以使用这些模块并产生自己的反应，”Young说。