Revista de glucómica y lipidómica
Acceso abierto

abstracto

Red blood cell membrane functionalized electrochemical biosensor for detection of fibrinogen

Wonseok Lee

En los últimos años, la monitorización de la coagulación sanguínea se ha vuelto crucial para diagnosticar las causas de las hemorragias, desarrollar fármacos anticoagulantes, evaluar el riesgo de hemorragia en procedimientos quirúrgicos extensos y diálisis, e investigar la eficacia de las terapias hemostáticas. En este sentido, se han empleado tecnologías avanzadas como la microfluídica, la microscopía fluorescente, la detección electroquímica, la detección fotoacústica y los sistemas electromecánicos micro/nano (MEMS/NEMS) para desarrollar puntos de atención (POC) altamente precisos, robustos y rentables. dispositivos. Estos dispositivos miden parámetros electroquímicos, ópticos y mecánicos de la coagulación de la sangre. Que se puede correlacionar con la transmisión/dispersión de la luz, la impedancia eléctrica y las propiedades viscoelásticas. En este sentido, este documento analiza los principios de funcionamiento de la monitorización de la coagulación sanguínea, parámetros físicos y de detección en diferentes tecnologías. Además, discutimos el progreso reciente en el desarrollo de nanomateriales para la detección y tratamientos de la coagulación sanguínea, lo que abre una nueva área de control y monitoreo de la coagulación al mismo tiempo en el futuro. Además, los productos comerciales, las tendencias/desafíos futuros en el control de la coagulación sanguínea, incluidas las nuevas terapias anticoagulantes, las plataformas de detección multiplexadas y la aplicación deSe ha incluido inteligencia artificial en diagnóstico y seguimiento. La sangre que circula dentro de nuestro cuerpo tiene muchas funciones, incluido el transporte de O ₂ , CO ₂ y la entrega de nutrientes a las células. Esta sangre circulante también es una fuente importante de información sobre los parámetros de coagulación in vivo, la hipercoagulabilidad y las alteraciones en la fibrinólisis. La coagulación de la sangre que implica que un líquido sanguíneo se convierta en un coágulo sólido es fundamental para detener el sangrado cuando se produce una lesión dentro o fuera del cuerpo. Sin embargo, las anomalías en la coagulación de la sangre, como la hipercoagulabilidad, pueden causar coágulos de sangre excesivos y bloqueo de las venas, lo que lleva a un accidente cerebrovascular. Cáncer , enfermedades infecciosas como el VIH y la hepatitis, traumatismos, diabetes yla oclusión de la vena retiniana , etc. afectan las etapas de coagulación y también crean complicaciones graves. Por ejemplo, las células tumoralespuede causar complicaciones tromboembólicas debido a la activación de la coagulación sanguínea mediante la producción de procoagulantes como el factor tisular (el principal activador de la coagulación sanguínea), la liberación de factores solubles como la trombina que inducen la activación plaquetaria, la agregación, la expresión de proteínas que regulan el sistema fibrinolítico y provocan deterioro en el plasma actividad fibrinolítica. Por lo tanto, la medición precisa y la comprensión de la hemostasia, incluida la coagulación sanguínea y la fibrinólisis, son muy demandadas para estudiar los defectos de los parámetros de detección en diferentes modelos de enfermedades. La coagulación de la sangre y la fibrinólisis son procesos complejos en los que intervienen plaquetas, fibrinas, enzimas y una serie de reacciones químicas complejas. Con los avances en inteligencia artificial(IA) y el aprendizaje automático, los algoritmos que pueden rastrear múltiples parámetros simultáneamente a lo largo de un tratamiento/diagnóstico y descubrir patrones específicos del paciente que pueden ayudar a identificar el tratamiento adecuado o las causas subyacentes se convertirán en uno de los mayores avances en las tecnologías de medición de la coagulación en los próximos años. . Especialmente con los desafíos planteados por las nuevas tecnologías anticoagulantes para las técnicas de medición actuales y la validez y aplicabilidad de parámetros de diagnóstico como el INR, la observación simultánea de múltiples parámetros o patrones complicados dentro de ellos puede ser necesaria para la observación adecuada de pacientes con necesidades especiales. Para estos casos especiales, IA y aprendizaje automáticoEs muy probable que los algoritmos basados ​​en algoritmos encuentren su lugar dentro de las futuras tecnologías novedosas de medición de la coagulación sanguínea POC en los próximos años. Dado que los glóbulos rojos(RBC) también tienen funciones significativas en la coagulación de la sangre y sus trastornos, la reología de RBC en diferentes condiciones de enfermedad ha sido ampliamente estudiada. La monitorización de la coagulación sanguínea con un alto nivel de precisión y fiabilidad para los ajustes de dosis de fármacos anticoagulantes (p. ej., para heparina y warfarina), el estudio de los efectos de los fármacos y la comprobación de los riesgos de las cirugías para los pacientes es muy demandada. Las evaluaciones viscoelásticas, ópticas (imágenes de dispersión y fluorescentes) y la medición de la impedancia eléctrica se utilizan con frecuencia tanto para evaluar tratamientos farmacológicos como para diagnosticar anomalías en la coagulación de la sangre. Los biosensores electroquímicos integrados en chips de microfluidos facilitan la detección multiplexada de diferentes parámetros, como el pH, el oxígeno, la glucosa, el lactato y el cloruro. Además, La tecnología centrífuga microfluídica ha permitido la miniaturización de procesos típicos de laboratorio, como la separación del plasma sanguíneo y el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas. En este sentido, la combinación de estas nuevas plataformas con viscosímetros microfluídicos conduce al desarrollo de chips microfluídicos multiplexados para el control de la coagulación sanguínea y otros análisis de sangre. Además, diferentes sondas fluorescentes permiten monitorear diferentes factores de coagulación de la sangre, como la trombina. La detección multiplexada para el análisis de la coagulación sanguínea y otros parámetros bioquímicos es prometedora para desarrollar evaluaciones de sangre multiplexadas y de bajo costo. Los avances recientes en la tecnología de microfluidos han permitido a los investigadores simular el proceso de coagulación de la sangre en condiciones fisiológicas y estudiar los eventos a nivel molecular. Además, las imágenes fluorescentes y la orientación de diferentes partículas con sondas fluorescentes en canales de microfluidos facilitan la comprensión de las interacciones y el origen de los defectos de forma remota, precisa y multiplexada. Se pueden utilizar otras plataformas, como los dispositivos de microfluidos centrífugos, para futuros análisis multiplexados de sangre, ya que facilita la separación de diferentes componentes sanguíneos. Además, discutimos diferentes materiales nanoestructurados para la detección y el tratamiento de la coagulación sanguínea, lo que ayuda a desarrollar el monitoreo y control futuro de la hemostasia al mismo tiempo en condiciones in vivo. En este documento, cubrimos diferentes tecnologías para la detección de la coagulación y su principio de funcionamiento, algunos dispositivos comerciales recientes y las posibilidades de monitoreo continuo de hemostasia in vivo. Se pueden utilizar otras plataformas, como los dispositivos de microfluidos centrífugos, para futuros análisis multiplexados de sangre, ya que facilita la separación de diferentes componentes sanguíneos. Además, discutimos diferentes materiales nanoestructurados para la detección y el tratamiento de la coagulación sanguínea, lo que ayuda a desarrollar el monitoreo y control futuro de la hemostasia al mismo tiempo en condiciones in vivo. 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En este documento, cubrimos diferentes tecnologías para la detección de la coagulación y su principio de funcionamiento, algunos dispositivos comerciales recientes y las posibilidades de monitoreo continuo de la hemostasia in vivo.