Integrované mikrofluidní systémy pro diagnostiku infekce periprotetických kloubů

Diagnostika infekce periprotetických kloubů (PJI) zůstává hlavní klinickou výzvou. Diagnóza PJI je založena na složení klinického úsudku, sérologického testu z periferní krve, cytologie synoviální tekutiny a biomarkerů, radiografii, mikrobiologii, histopatologickém hodnocení periprotetické tkáně a intraoperačních nálezech. Význam diagnostiky PJI dává možnosti následné léčby, jako je odstranění protézy, debridement a retence protézy a doba reimplantace.

V současné době The Second International Consensus Meeting (ICM) oznámila svá kritéria pro diagnostiku PJI. Předoperační diagnóza zahrnuje sérologické testy (C-reaktivní protein, D-dimer a rychlost sedimentace erytrocytů) a biomarkery synoviální tekutiny (bílé krvinky a diferenciál, leukocytesteráza a ⍺-defensin). Peroperační diagnóza zahrnuje jednu pozitivní kultivaci, pozitivní histologii a pozitivní intraoperační hnisavost. Některé z markerů používaných v kritériích ICM pro rok 2018, jako je ⍺-defensin, leukocytová esteráza a C-reaktivní protein synoviální tekutiny, však nejsou dostupné v každé nemocnici a nemohou být okamžitě dostupné lékařům při rozhodování.

Mikrofluidní technologie mají významný dopad na vývoj diagnostických nástrojů tím, že poskytují rychlou a nákladově efektivní platformu pro aplikaci technik imunotestů. Mikrofluidní systém integruje komplexní kroky zpracování laboratorních protokolů do jediného čipu prostřednictvím logické integrace a optimalizace procesů. Nemocnice Chang Gung Memorial Hospital a National Tsing Hua University provedly předběžný výzkum, aby potvrdily proveditelnost jejich mikrofluidních systémů.

Projekt proto vyvine „detekční čip mikrofluidních biomarkerů“ pro detekci koncentrací tří důležitých biomarkerů pro PJI, včetně ⍺-defensinu, leukocytové esterázy a C-reaktivního proteinu v synoviálních tekutinách. Půjde o tříletý projekt. V 1. roce bude 50 pacientům, u kterých bude plánována jednostranná revizní totální artroplastika kloubu (RTJA), odebrána synoviální tekutina a testována na laboratorní platformě. Ve 2. roce bude na základě laboratorních výsledků přijato 50 pacientů podstupujících RTJA k vývoji mikrofluidního čipového systému a jejich výkon na čipu bude doladěn a optimalizován. Ve 3. ročníku bude odebráno 50 pacientů podstupujících RTJA a bude realizováno ověření mikrofluidního systému. Tento systém bude validován v kohortách PJI v první fázi debridementu a odstranění implantátu, v meziobdobí a ve druhé fázi reimplantace. Očekává se, že čip pro detekci biomarkerů zlepší zdravotní tíseň a přinese důležité informace do klinického rozhodování.