在心脏病发作的紧急情况下,时间就是生命。诊断的速度越快,心脏恢复血流的速度也就越快,从而能够显著减少心肌损害,改善患者的预后。然而,心脏病发作的症状因人而异,使得早期诊断极具挑战性。传统的血液检查,如肌酸激酶和肌钙蛋白的检测,虽然能够提供心肌损伤的重要线索,但检测结果通常需要一到两个小时才能得出,这无疑增加了治疗的紧迫性和难度。
近日,约翰霍普金斯大学(JHU)的研究人员带来了一项革命性的突破。他们设计了一种微型芯片,能够在几分钟内快速检测出心脏病发作的关键生物标志物,即使这些标志物的浓度极低,也能实现准确诊断。这项研究成果的公布,无疑为心脏病患者的早期诊断和治疗带来了新的希望。
这项研究的第一作者、哈佛大学助理研究科学家郑鹏表示:“心脏病发作需要立即进行医疗干预,以改善患者的预后。然而,虽然早期诊断至关重要,但在临床环境之外实现这一点却非常具有挑战性。我们发明的新技术,正是为了解决这一难题,实现快速准确的诊断。”
这项技术的关键在于芯片独特的金属表面设计。研究人员在石英基底上以六角形排列单层聚苯乙烯珠,然后在其上交替沉积金和二氧化硅的薄层,填充珠子之间的空隙。随后,将珠子移除,留下纳米级金字塔形的金和二氧化硅元原子堆。这种结构不仅增强了芯片的电场和磁场,还提高了拉曼光谱分析病人血液的能力。
拉曼光谱是一种化学分析技术,它利用激光与物质的化学键相互作用,提供有关物质的详细信息。通过这种技术,芯片能够在几秒钟内“看到”心脏病发作的生物标志物,其灵敏度甚至超过了目前的检测方法,能够在生物标志物浓度极低的情况下实现准确诊断。
哈佛大学机械工程系的生物工程师伊山-巴曼表示:“我们谈论的是速度、准确性,以及在医院外进行测量的能力。未来,我们希望这种技术能够转化为一种手持式仪器,就像星际迷航中的三棱镜一样,只需滴一滴血,几秒钟后就能得到检测结果。”
研究人员还预见到,这种技术未来有望应用于家用心脏病检测仪的制造。此外,概念验证设备还可能用于检测癌症和传染病等多种疾病,具有巨大的商业潜力。
这项研究成果已经发表在《Advanced Science》杂志上,标志着心脏病诊断技术的一次重大突破。随着技术的不断发展和完善,相信这种微型芯片将在未来为更多心脏病患者带来福音。
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