Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tối ưu hóa Màng Rắn Đồng nhất Mỏng (HTSFs) từ Giọt Máu μL qua Lớp Phủ Siêu Kỵ Nước (HemaDrop™) để Phân Tích Thành Phần Chính Xác qua IBA, XRF và XPS
Tóm tắt
Phân tích pha lỏng chiếm ưu thế trong lĩnh vực chẩn đoán máu và yêu cầu phải lấy mẫu máu với thể tích vài ml cho mỗi xét nghiệm. Để đạt được độ chính xác chấp nhận được, mỗi xét nghiệm máu lỏng đơn lẻ cần khoảng 7 mL cho mỗi mẫu máu, và thường xuyên cần xét nghiệm máu lại. Việc xét nghiệm thường xuyên có thể dẫn đến thiếu máu do bệnh viện cho trẻ sơ sinh, người bệnh mãn tính và bệnh nhân nguy kịch. Các phương pháp xét nghiệm máu có thể được sử dụng với lượng máu nhỏ là nhu cầu cấp thiết để cứu sống. Theranos đã tuyên bố phát triển các phương pháp mới chỉ cần vài nL máu. Tuy nhiên, các kỹ thuật của Theranos đã dẫn đến lỗi vượt quá ngưỡng chấp nhận về y tế là 10%. Công trình này điều tra phân tích máu trạng thái rắn sử dụng lượng máu thấp trong vài µL. Các xét nghiệm máu phổ biến nhất được sử dụng là tuyến đầu cho chẩn đoán và theo dõi tình trạng bệnh nhân, luôn bao gồm các điện giải máu, sắt, và trong một số trường hợp, kim loại nặng. Công trình hiện tại điều tra sự hình thành các Màng Rắn Đồng nhất Mỏng (HTSF) đông đặc nhanh từ giọt máu, nhằm làm cho chúng phù hợp cho phân tích trạng thái rắn trong chân không và trong không khí. Việc đông đặc các giọt máu có kích thước khoảng 5 micro-lít (µL) thành HTSF được nghiên cứu với hai mục tiêu: đạt được HTSF tái tạo được tối ưu hóa cho việc sản xuất phân tích chính xác, và đo lường thành công độ chính xác tiềm năng của các phép đo được thực hiện trên HTSF cho các điện giải máu Na, K, Mg, Ca và Cl cùng các kim loại nặng như Fe. Các thể tích máu được chọn cho công trình này nằm trong khoảng µL, là một phần nghìn so với thể tích hiện tại đang xét nghiệm ở pha lỏng. Dung dịch muối cân bằng (BSS) được sử dụng như một chất lỏng ban đầu để kiểm tra độ đồng đều trong quá trình đông đặc và là một vật liệu hiệu chuẩn tiềm năng. Tiếp theo, máu chó và máu người được nghiên cứu trên hai loại lớp phủ HemaDrop™ cho việc đông đặc: siêu kỵ nước và siêu siêu kỵ nước. Sự hình thành HTSF từ giọt BSS và máu được so sánh trên bề mặt được phủ và không được phủ. Ba phương pháp phân tích trạng thái rắn được nghiên cứu song song để điều tra thành phần ở các độ sâu khác nhau và thử nghiệm từng phương pháp để kiểm tra tính tái tạo và độ chính xác: Phân Tích Tia Ion (IBA), Phát Xạ X-quang (XRF), và Quang Phổ Điện Tử X-quang (XPS). Kết quả cho thấy việc sử dụng màng rắn của máu cho kết quả về thành phần, có thể được đo lường một cách tái tạo bởi IBA, XPS và XRF với nhiều mức độ khác nhau. Độ sâu phân tích của XPS, giới hạn ở khoảng 5 nm, chỉ xâm nhập một phần nhỏ của HTSF, nhưng cung cấp thông tin chi tiết về độ dày cho các thành phần đồng nhất trong HTSF. Phân tích thống kê và sai số giúp xác định liệu các phép đo được thực hiện theo bộ ba thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm có dưới ngưỡng sai số chấp nhận của y tế (<10%) cho từng kỹ thuật và nguyên tố phát hiện hay không. Các phép đo được lặp lại và thực hiện ở các vị trí khác nhau trên các HTSF khác nhau để xác định tính tái tạo. XRF đặc biệt được quan tâm, vì nó nhanh chóng, chính xác, di động và có thể được thực hiện trong không khí, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các khu vực có nguồn lực hạn chế.
Từ khóa
#phân tích máu #Màng Rắn Đồng nhất #HTSF #điện giải #IBA #XRF #XPSTài liệu tham khảo
A M Harris, C L J Atterbury, B Chaffe, C Elliott, T Hawkins, S J Hennem, C Howell, J.Jones, S Murray, H V New, et al. Guideline on the Administration of Blood Components.
citation_journal_title=Acta diabetologica; citation_title=Evaluation of diagnostic reliability of DCA 2000 for rapid and simple monitoring of HbA1c; citation_author=M P Arsie, L Marchioro, A Lapolla, G F Giacchetto, M R Bordin, P Rizzotti, D Fedele; citation_volume=37; citation_issue=1; citation_publication_date=2000; citation_pages=1-7; citation_doi=10.1007/s005920070028; citation_id=CR2
citation_journal_title=PloS one; citation_title=The landscape of inappropriate laboratory testing: a 15-year meta-analysis; citation_author=M Zhi, E L Ding, J Theisen-Toupal, J Whelan, R Arnaout; citation_volume=8; citation_issue=11; citation_publication_date=2013; citation_pages=e78962; citation_doi=10.1371/journal.pone.0078962; citation_id=CR3
citation_title=Senses, sensors, and systems: a journey through the history of laboratory diagnosis; citation_publication_date=2004; citation_id=CR4; citation_publisher=F Hoffmann-La Roche & Co.
citation_journal_title=Journal of Thrombosis and Haemostasis; citation_title=Hospital-acquired anemia: the contribution of diagnostic blood loss; citation_author=J G Bom, S C Cannegieter; citation_volume=13; citation_issue=6; citation_publication_date=2015; citation_pages=1157-1159; citation_doi=10.1111/jth.12886; citation_id=CR5
citation_journal_title=Archives of internal medicine; citation_title=Diagnostic blood loss from phlebotomy and hospital-acquired anemia during acute myocardial infarction; citation_author=A C Salisbury, K J Reid, K P Alexander, F A Masoudi, S-M Lai, P S Chan, R G Bach, T Y Wang, J A Spertus, M Kosiborod; citation_volume=171; citation_issue=18; citation_publication_date=2011; citation_pages=1646-1653; citation_doi=10.1001/archinternmed.2011.361; citation_id=CR6
citation_journal_title=American journal of clinical pathology; citation_title=Impact of an educational intervention on the frequency of daily blood test orders for hospitalized patients; citation_author=R N Thakkar, D Kim, A M Knight, S Riedel, D Vaidya, S M Wright; citation_volume=143; citation_issue=3; citation_publication_date=2015; citation_pages=393-397; citation_doi=10.1309/AJCPJS4EEM7UAUBV; citation_id=CR7
Richard John Hamilton and Peter Alexis Sewell. Introduction to high performance liquid chromatography, 1982.
citation_journal_title=Chromatographia; citation_title=Liquid phase separation methods: HPLC, FFF, electrophoresis; citation_author=J J Kirkland, R M McCormick; citation_volume=24; citation_issue=1; citation_publication_date=1987; citation_pages=58-76; citation_doi=10.1007/BF02688468; citation_id=CR9
Carl L Shackelford and Kenneth Rainin. Modular liquid chromatography column apparatus, 1987.
citation_journal_title=Chromatographia; citation_title=Requirements and tests for HPLC apparatus and methods in pharmaceutical quality control; citation_author=G Maldener; citation_volume=28; citation_issue=1–2; citation_publication_date=1989; citation_pages=85-88; citation_doi=10.1007/BF02290388; citation_id=CR11
citation_journal_title=Zeitschrift für Lebensmittel-Untersuchung und Forschung; citation_title=HPLC analysis of organic acids in lactic acid fermented vegetables; citation_author=R Andersson, B Hedlund; citation_volume=176; citation_issue=6; citation_publication_date=1983; citation_pages=440-443; citation_doi=10.1007/BF01042558; citation_id=CR12
citation_journal_title=Journal of chromatographic science; citation_title=HPLC determination of clenbuterol in pharmaceutical gel formulations; citation_author=J A Hamann, K Johnson, D T Jeter; citation_volume=23; citation_issue=1; citation_publication_date=1985; citation_pages=34-36; citation_doi=10.1093/chromsci/23.1.34; citation_id=CR13
citation_journal_title=Antimicrobial agents and chemotherapy; citation_title=High-performance liquid chromatographic determination of ribavirin in whole blood to assess disposition in erythrocytes; citation_author=M Homma, A L Jayewardene, J Gambertoglio, F Aweeka; citation_volume=43; citation_issue=11; citation_publication_date=1999; citation_pages=2716-2719; citation_doi=10.1128/AAC.43.11.2716; citation_id=CR14
citation_journal_title=The Journal of clinical investigation; citation_title=Evaluation of direct-to-consumer low-volume lab tests in healthy adults; citation_author=B A Kidd, G Hoffman, N Zimmerman, L Li, J W Morgan, P K Glowe, G J Botwin, S Parekh, N Babic, M W Doust; citation_volume=126; citation_issue=5; citation_publication_date=2016; citation_pages=1734-1744; citation_doi=10.1172/JCI86318; citation_id=CR15
citation_journal_title=Electrophoresis; citation_title=Native PAGE eliminates the problem of PEG-SDS interaction in SDS-PAGE and provides an alternative to HPLC in characterization of protein PEGylation; citation_author=C Y Zheng, G Ma, Z Su; citation_volume=28; citation_issue=16; citation_publication_date=2007; citation_pages=2801-2807; citation_doi=10.1002/elps.200600807; citation_id=CR16
Elizabeth Holmes. Systems and methods for multi-analysis, 2013.
citation_journal_title=Clinical Chemistry and Laboratory Medicine (CCLM); citation_title=Theranos phenomenon: promises and fallacies; citation_author=E P Diamandis; citation_volume=53; citation_issue=7; citation_publication_date=2015; citation_pages=989-993; citation_doi=10.1515/cclm-2015-0356; citation_id=CR18
citation_journal_title=The Lancet; citation_title=Effects of different blood-pressure-lowering regimens on major cardiovascular events: results of prospectively-designed overviews of randomized trials; citation_author=; citation_volume=362; citation_issue=9395; citation_publication_date=2003; citation_pages=1527-1535; citation_doi=10.1016/S0140-6736(03)14739-3; citation_id=CR19
citation_journal_title=Diabetes Care; citation_title=Investigation of the accuracy of 18 marketed blood glucose monitors; citation_author=D C Klonoff, J L Parkes, B P Kovatchev, D Kerr, W C Bevier, R L Brazg, M Christiansen, T S Bailey, J H Nichols, M A Kohn; citation_volume=41; citation_issue=8; citation_publication_date=2018; citation_pages=1681-1688; citation_doi=10.2337/dc17-1960; citation_id=CR20
citation_journal_title=MRS Advances; citation_title=Electrolyte Detection by Ion Beam Analysis, in Continuous Glucose Sensors and in Microliters of Blood using a Homogeneous Thin Solid Film of Blood, HemaDrop™; citation_author=Y Pershad, A A Mascareno, M R Watson, A L Brimhall, N Herbots, C F Watson, A Krishnan, N Kannan, M W Mangus, R J Culbertson; citation_volume=1; citation_issue=29; citation_publication_date=2016; citation_pages=2133-2139; citation_doi=10.1557/adv.2016.469; citation_id=CR21
citation_journal_title=MRS Advances; citation_title=Determining Canine Blood and Human Blood Composition by Congealing Microliter Drops into Homogeneous Thin Solid Films (HTSFs) via HemaDrop™; citation_author=Y Pershad, N Herbots, G Day, R Haren, S Whaley, A Martinez, S Suhartono, R Culbertson, M Mangus, B Wilkens; citation_volume=2; citation_issue=45; citation_publication_date=2017; citation_pages=2451-2456; citation_doi=10.1557/adv.2017.479; citation_id=CR22
Nico Grüner, Oumaima Stambouli, and R Stefan Ross. Dried blood spots-preparing and processing for use in immunoassays and in molecular techniques. JoVE (Journal of Visualized Experiments), (97): e52619, 2015.
citation_title=Sample preparation for microscopic and spectroscopic characterization of solid surfaces and films; citation_inbook_title=Chemical Analysis; citation_publication_date=2003; citation_pages=377-412; citation_id=CR24; citation_author=S M Mukhopadhyay; citation_publisher=Interscience Then John Wiley
citation_title=Wintrobe’s Clinical Hematology, (2014); citation_publication_date=2014; citation_id=CR25; citation_author=J P Greer; citation_author=DAA Bertil Glader; citation_author=A F List; citation_author=R T Means; citation_author=F Paraskevas; citation_author=G M Rodgers; citation_publisher=Lippincott Williams & Wilkins
citation_journal_title=Nature biotechnology; citation_title=Integrated barcode chips for rapid, multiplexed analysis of proteins in microliter quantities of blood; citation_author=R Fan, O Vermesh, A Srivastava, B K Yen, L Qin, H Ahmad, G A Kwong, C-C Liu, J Gould, L Hood; citation_volume=26; citation_issue=12; citation_publication_date=2008; citation_pages=1373; citation_doi=10.1038/nbt.1507; citation_id=CR26
Xing, Q., Hart, M. A., Culbertson, R., Bradley, J. D., Herbots, N., Wilkens, B. J., Watson, C. F. (2011). Particle-Induced X-ray Emission (PIXE) of silicate coatings on high impact resistance polycarbonates. In AIP Conference Proceedings (Vol. 1336, pp. 303–309)
https://doi.org/10.1063/L3586109
Qian Xing. Modeling Mechanisms of Water Affinity and Condensation on Si-based Surfaces via Experiments and Applications, Ph D thesis, Arizona State University (2011).
Nicole Herbots, N. C. Suresh, S.R. Narayan., J. M. Day., H. L.Thinakaran, S. Ram, and Y. Pershad, 2019. Patent Pending.
citation_journal_title=Materials Science and Engineering: B; citation_title=The formation of ordered, ultrathin SiO2/Si (1 0 0) interfaces grown on (1*1) Si (1 0 0); citation_author=N Herbots, J M Shaw, Q B Hurst, M P Grams, R J Culbertson, D J Smith, V Atluri, P Zimmerman, K T Queeney; citation_volume=87; citation_issue=3; citation_publication_date=2001; citation_pages=303-316; citation_doi=10.1016/S0921-5107(01)00729-2; citation_id=CR29
citation_journal_title=Bmj; citation_title=Arterial versus capillary sampling for analysing blood gas pressures; citation_author=K Dar, T Williams, R Aitken, K L Woods, S Fletcher; citation_volume=310; citation_issue=6971; citation_publication_date=1995; citation_pages=24-25; citation_doi=10.1136/bmj.310.6971.24; citation_id=CR30
citation_journal_title=Clinical Chemistry and Laboratory Medicine (CCLM); citation_title=Evaluation of a handheld blood gas analyzer for rapid determination of blood gases, electrolytes and metabolites in intensive care setting; citation_author=A A Luukkonen, T M Lehto, P S Hedberg, T E Vaskivuo; citation_volume=54; citation_issue=4; citation_publication_date=2016; citation_pages=585-594; citation_doi=10.1515/cclm-2015-0592; citation_id=CR31
Hiroto Hatakeyama, Sherry Y Wu, Lingegowda S Mangala, Gabriel Lopez-Berestein, and Anil K Sood. Assessment of in vivo siRNA delivery in cancer mouse models, 2016.
citation_journal_title=Garching, Germany; citation_title=SIMNRA user’s guide, report IPP 9/113Max-Planck-Institut fur Plasmaphysik; citation_author=M Mayer; citation_volume=1; citation_issue=9; citation_publication_date=1997; citation_pages=9; citation_id=CR33
citation_journal_title=AIP Conference Proceedings; citation_title=SIMNRA, a simulation program for the analysis of NRA, RBS and ERDA; citation_author=M Mayer; citation_volume=475; citation_publication_date=1999; citation_pages=541-544; citation_doi=10.1063/1.59188; citation_id=CR34
citation_journal_title=Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms; citation_title=Rutherford backscattering from layered structures beyond the single scattering model; citation_author=W Eckstein, M Mayer; citation_volume=153; citation_issue=1–4; citation_publication_date=1999; citation_pages=337-344; citation_doi=10.1016/S0168-583X(98)01011-8; citation_id=CR35
citation_journal_title=Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms; citation_title=Ion beam analysis of rough thin films; citation_author=M Mayer; citation_volume=194; citation_issue=2; citation_publication_date=2002; citation_pages=177-186; citation_doi=10.1016/S0168-583X(02)00689-4; citation_id=CR36
citation_journal_title=Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms; citation_title=Multiple scattering of MeV ions: Comparison between the analytical theory and Monte-Carlo and molecular dynamics simulations; citation_author=M Mayer, K Arstila, K Nordlund, E Edelmann, J Keinonen; citation_volume=249; citation_issue=1–2; citation_publication_date=2006; citation_pages=823-827; citation_doi=10.1016/j.nimb.2006.03.148; citation_id=CR37
citation_journal_title=Journal of electron spectroscopy and related phenomena; citation_title=XPS and SIMS surface chemical analysis of some important classes of polymeric biomaterials; citation_author=L Sabbatini, P G Zambonin; citation_volume=81; citation_issue=3; citation_publication_date=1996; citation_pages=285-301; citation_doi=10.1016/0368-2048(95)02528-6; citation_id=CR38
Ronald T Boro and Sam J Cipolla. Proton-excited X-ray analysis on whole blood using a small accelerator. Nuclear Instruments and Methods, 131(2):343–352.
citation_title=Backscattering Spectrometry; citation_publication_date=1997; citation_id=CR40; citation_author=W-K Chu; citation_author=J W Mayer; citation_author=M-A Nicolet; citation_publisher=Academic Press Inc.