Integrerede mikrofluidiske systemer til diagnosticering af periprostetisk ledinfektion

Diagnosticering af periprostetisk ledinfektion (PJI) er fortsat en stor klinisk udfordring. Diagnosen af ​​PJI er baseret på en sammensætning af klinisk bedømmelse, serologisk test fra perifert blod, synovialvæskecytologi og biomarkører, radiografi, mikrobiologi, histopatologisk evaluering af periprotetisk væv og intraoperative fund. Vigtigheden af ​​PJI-diagnose giver de efterfølgende behandlingsmuligheder, såsom fjernelse af protese, debridering og protesetilbageholdelse og tidspunktet for reimplantation.

I øjeblikket har The Second International Consensus Meeting (ICM) annonceret sine kriterier for diagnosticering af PJI. Den præoperative diagnose omfatter serologiske tests (C-reaktivt protein, D-dimer og erytrocytsedimentationshastighed) og synovialvæskebiomarkører (hvide blodlegemer og differential, leukocytesterase og ⍺-defensin). Den intraoperative diagnose omfatter en enkelt positiv dyrkning, positiv histologi og positiv intraoperativ purulens. Nogle af de markører, der anvendes i 2018 ICM-kriterierne, såsom ⍺-defensin, leukocytesterase og synovialvæske C-reaktivt protein, er dog ikke tilgængelige på alle hospitaler og kan ikke umiddelbart være tilgængelige for klinikere i beslutningstagning.

De mikrofluidiske teknologier har haft en bemærkelsesværdig indflydelse på udviklingen af ​​diagnostiske værktøjer ved at give en hurtig og omkostningseffektiv platform til anvendelse af immunoassay-teknikker. Det mikrofluidiske system integrerer de komplekse behandlingstrin i laboratorieprotokollerne i en enkelt chip gennem logisk integration og optimering af processer. Chang Gung Memorial Hospital og National Tsing Hua University har udført foreløbig forskning for at bekræfte gennemførligheden af ​​deres mikrofluidiske systemer.

Derfor vil projektet udvikle en "microfluidic biomarker detection chip" til at detektere koncentrationerne af tre vigtige biomarkører for PJI, herunder ⍺-defensin, leukocytesterase og C-reaktivt protein i ledvæsker. Dette bliver et treårigt projekt. I det 1. år vil 50 patienter, som vil være planlagt til at gennemgå en unilateral revision af total ledartroplastik (RTJA), blive opsamlet med ledvæsken og testet på en laboratorieplatform. I det 2. år, baseret på laboratorieresultater, vil 50 patienter, der gennemgår RTJA'er, blive rekrutteret til at udvikle et mikrofluidisk chipsystem, og deres on-chip ydeevne vil blive finjusteret og optimeret. I det 3. år vil 50 patienter, der gennemgår RTJA, blive indsamlet, og verifikationen af ​​det mikrofluidiske system vil blive realiseret. Dette system vil blive valideret i PJI-kohorter i det første trin af debridement og implantatfjernelse, i den mellemliggende periode, og det andet trin af reimplantation. Det forventes, at biomarkørdetektionschip vil forbedre medicinsk nød og bringe vigtig information til klinisk beslutningstagning.