آوردن تست آزمایشگاهی به خانه | اخبار MIT

شش در 10 آمریکایی ها حداقل با یک بیماری مزمن زندگی می کنند و از هر 10 آمریکایی چهار نفر دو یا چند بیماری مزمن دارند. برخی از این بیماری‌ها، مانند کم‌کاری تیروئید و بیماری‌های التهابی، افراد را ملزم می‌کنند تا آزمایش‌های خون خاصی را به‌دقت دنبال کنند تا بتوانند شرایط خود را مدیریت کنند. متأسفانه، این معمولاً به معنای چرخه ای طاقت فرسا از برنامه ریزی قرار ملاقات، سفر به بیمارستان ها و انتظار برای نتایج آزمایشگاهی است.

اکنون SiPhox Health در حال تلاش برای کمک به بیماران و پزشکان آنها در مدیریت بیماری ها از خانه خود با نوع جدیدی از آزمایش خون مبتنی بر تراشه فوتونیک سیلیکونی است. این سیستم به اندازه یک قهوه ساز است و می تواند قرائت دقیقی برای 20 بیومارکر مختلف ایجاد کند.

دستگاه مبتنی بر تراشه هنوز توسط FDA پاکسازی نشده است، بنابراین در حال حاضر فقط برای اهداف تحقیقاتی استفاده می شود، اما SiPhox همچنین آزمایش خون پستی را برای هزاران نفر مبتلا به بیماری های مزمن، هم به طور مستقیم و هم از طریق سایر مشاغل مراقبت های بهداشتی و سلامتی ارائه می دهد. ، با استفاده از فناوری تایید شده این شرکت امیدوار است که سیستم جدیدش بتواند به زودی نتایج سریع تری را به هر خانه ای که به آن نیاز دارد ارائه دهد.

مایکل دوبروفسکی، بنیانگذار SiPhox و محقق سابق MIT، می‌گوید: «بسیاری از آزمایش‌های خون انجام نمی‌شوند زیرا بیش از حد ناخوشایند هستند. مردم آزمایش‌های خونی برنامه‌ریزی‌شده را نادیده می‌گیرند، و پزشکان همیشه آزمایش خون را تجویز نمی‌کنند، زیرا می‌دانند که این آزمایش ناخوشایند است. این امر مستلزم آن است که تصمیمات خود را بر اساس علائم قرار دهند، و این برای بسیاری از این بیماری‌های مزمن مطلوب نیست.»

دوبروفسکی و دیدریک ورمولن، بنیانگذار SiPhox، در MIT در حین تحقیق در مورد تراشه فوتونیک و فناوری لیزر با یکدیگر ملاقات کردند. آن‌ها فناوری SiPhox را آخرین مورد در یک گرایش طولانی به سمت دستگاه‌های کوچک‌تر و مقیاس‌پذیرتر می‌دانند زیرا روی تراشه‌های یکپارچه متراکم شده‌اند.

ورمولن می‌گوید: آزمایشگاه‌های زیستی معمولاً آزمایش خون را با این ابزارهای بزرگ انجام می‌دهند که مملو از اپتیک، لیزر، لنز، آینه و همه این ویژگی‌های بسیار گران هستند. ما هیچ یک از ویژگی های اصلی را تغییر نمی دهیم. ما همه اپتیک ها را یکسان می گذاریم، اما آن را روی تراشه های خود مینیاتوری می کنیم و آن را آنقدر مقیاس پذیر می کنیم که بتوانید آن را به خانه ها ارسال کنید. مثل این است که قبلاً رایانه‌ها به اندازه یک اتاق بودند و شما فقط می‌توانستید آنها را در دانشگاه‌های سطح بالا پیدا کنید – اکنون همه آنها روی یک تراشه هستند. ما همین کار را برای آزمایش خون انجام می دهیم.»

تراشه های فوتونیک با خواص الکتریکی

دوبروفسکی و ورمولن در سال 2019 از طریق اکوسیستم MIT با هم آشنا شدند. ورمولن در گروه فوتونیک سیلیکون MIT در آزمایشگاه تحقیقاتی الکترونیک و دوبروفسکی در گروه مواد MIT برای سیستم‌های میکرو و نانو کار می‌کرد.

این دو به سرعت بر سر راه جدیدی برای نزدیک شدن به تراشه های نوری پیوند خوردند.

ورمولن توضیح می دهد: «ما این ایده را داشتیم که تراشه های نوری را بیشتر شبیه به برد مدار چاپی کنیم. تراشه‌های الکتریکی تراشه‌های زیادی را روی یک برد مدار ترکیب می‌کنند، اما تراشه‌های نوری معمولاً همه کارها را با یک تراشه انجام می‌دهند. ما می‌خواستیم تراشه‌های نوری را در نوع جدیدی از برد مدار ترکیب کنیم.»

بنیانگذاران به طور منظم در مرکز اعتماد مارتین برای کارآفرینی MIT ملاقات می کردند تا رویکرد خود را اصلاح کنند. در فوریه 2020، آنها شروع به ثبت اختراع و دریافت راهنمایی از اساتید MIT کردند. آنها همچنین وارد برنامه START.nano شدند که به شرکت‌های در مراحل اولیه کمک می‌کند تا با دسترسی به آزمایشگاه‌ها و تجهیزات MIT.nano به نوآوری‌های خود سرعت بخشند.

همان لیزرهایی که برای تولید انبوه تراشه‌های سیلیکونی سنتی استفاده می‌شوند، می‌توانند برای تولید تراشه‌های سیلیکونی فوتونیک یکپارچه SiPhox استفاده شوند. هر تراشه 1 میلی متری حاوی لنزها، پلاریزرها، مدولاتورها، تقسیم کننده ها و سایر اجزای نوری است که در یک سیستم سنتی مبتنی بر آزمایشگاه می بینید، اما تراشه های SiPhox به اندازه کافی ارزان هستند که یک بار مصرف باشند.

درست زمانی که بنیانگذاران در حال تصمیم گیری در مورد اولین برنامه برای تراشه جدید خود بودند، همه گیری کووید-19 اتفاق افتاد. آنها این را به عنوان یک نشانه در نظر گرفتند.

ورمولن می‌گوید: «ما تصمیم گرفتیم روی حس‌های زیستی تمرکز کنیم، یکی از تراشه‌های ما یکبار مصرف و دیگری قابل استفاده مجدد است.

بنیانگذاران برای شناسایی بیماری‌های عفونی با تراشه‌های خود تلاش کردند، اما متوجه شدند که این فناوری برای آزمایش خون با وفاداری بالا مناسب‌تر است.

Vermeulen می‌گوید: «من در MIT روی لیزرهای قابل تنظیم زیاد کار کردم و در SiPhox از رویکرد کمی متفاوت برای لیزرها استفاده می‌کنیم. ما تمام درس‌هایی را که در MIT آموختیم برای طراحی چیزی از ابتدا به کار بردیم.»

سیستم تست تراشه SiPhox با وصله های بازوی شخص ثالث کار می کند که افراد از قبل برای جمع آوری نمونه خون در خانه استفاده می کنند. دوبروفسکی این سیستم را به دستگاه نسپرسو تشبیه می کند که در آن کاربران به سادگی یک غلاف را در دستگاه قرار می دهند و یک دکمه را فشار می دهند. هر یک از کارتریج های یکبار مصرف SiPhox حاوی مجموعه ای از حسگرهای سنجش ایمنی فوتونیک است که می تواند برای شناسایی پروتئین ها یا هورمون های خاص استفاده شود.

این سیستم شامل داشبوردی است که می تواند توسط پزشک یا خود بیمار برای دریافت داده های نشانگر زیستی در خانه مشاهده شود. داشبورد همچنین داده های تاریخی و محتوای آموزشی در مورد نشانگرهای زیستی اندازه گیری شده ارائه می دهد. SiPhox همچنین از مدل‌های زبان بزرگ برای تجزیه داده‌های آزمایش خون شخص ثالث استفاده می‌کند و به کاربران امکان می‌دهد آزمایش‌های خون سنتی را در همان داشبورد ردیابی کنند.

از آنجایی که این رویکرد از لیزرهای نیمه هادی و تراشه های سیلیکونی استفاده می کند، بنیانگذاران می گویند که یک مرکز تولید تراشه سنتی یا fab می تواند هر ماه 1 میلیارد تراشه SiPhox تولید کند.

Vermeulen می‌گوید: «فناوری ما بسیار مقیاس‌پذیر است، زیرا همه آن بر روی یک تراشه است. تنها دو راه برای مقیاس‌بندی واقعی وجود دارد: می‌توانید قالب‌گیری تزریقی انجام دهید. به عنوان مثال، میلیاردها لیوان پلاستیکی را اینگونه تولید می کنید. اما اگر می‌خواهید چیزی بسیار پیچیده را مقیاس کنید، باید آن را روی یک تراشه سیلیکونی قرار دهید.»

بستری برای سلامتی

بنیانگذاران بر این باورند که فناوری آنها می تواند دنیایی را ایجاد کند که در آن ردیابی نشانگرهای زیستی به آسانی مسواک زدن دندان های شما باشد. این می تواند پیامدهای بزرگی برای ده ها میلیون آمریکایی داشته باشد که برای مدیریت بیماری های مزمن نیاز به آزمایش خون منظم دارند.

دوبروفسکی می‌گوید: «برای افراد مبتلا به بیماری‌های التهابی، ردیابی سطح التهاب بسیار مهم است، زیرا می‌توانند در برابر داروهای خود مقاومت کنند. هنگامی که آنها علائم شعله ور شدن را تجربه می کنند، برگشت آن بسیار سخت است. و این علائم می تواند وحشتناک باشد، بنابراین تشخیص زودهنگام آن واقعا مهم است.

برای کسب مجوز FDA، SiPhox قصد دارد مطالعات خود را در ماه‌های آینده آغاز کند، اما دقت سیستم آن قبلاً توسط اشخاص ثالث تأیید شده است و تأسیسات این شرکت برلینگتون، ماساچوست، قادر به تولید حدود 10000 کارتریج در ماه است.

هنگامی که SiPhox مجوز FDA را به دست آورد، قصد دارد با سیستم های مراقبت های بهداشتی، بیمه های سلامت، کارفرمایان و شرکت های آزمایش خون پستی همکاری کند تا به مردم در همه جا کمک کند تا سلامت خود را پیگیری کنند.

ورمولن می‌گوید: «ما می‌توانیم راه جدیدی برای دسترسی افراد به مراقبت‌های بهداشتی در خانه‌شان ارائه دهیم. هنگامی که آنها دستگاه آزمایش خون ما را دارند، چه برای یک بیماری مزمن یا چیز دیگری، هر زمان که بخواهند سلامت از راه دور با آزمایش خون فعال شود، می توانند از دستگاه ما استفاده کنند، مشابه نحوه دسترسی کاربران اپل به برنامه های شخص ثالث از سرویس های مختلف. ارائه دهندگان کاربران Siphox به خدمات شخص ثالثی که بر اساس قابلیت آزمایش خون اصلی ساخته شده اند، دسترسی خواهند داشت.