Integroidut mikrofluidijärjestelmät periprosteettisten nivelinfektioiden diagnosointiin

Periprosteettisen nivelinfektion (PJI) diagnosointi on edelleen suuri kliininen haaste. PJI:n diagnoosi perustuu kliinisen arvion koostumukseen, perifeerisen veren serologiseen kokeeseen, nivelnesteen sytologiaan ja biomarkkereihin, radiografiaan, mikrobiologiaan, periprosteettisen kudoksen histopatologiseen arviointiin ja leikkauksensisäisiin löydöksiin. PJI-diagnoosin tärkeys antaa myöhemmät hoitovaihtoehdot, kuten proteesin poistamisen, debridementin ja proteesin säilyttämisen sekä uudelleenistutusajan.

Tällä hetkellä toinen kansainvälinen konsensuskokous (ICM) on julkistanut kriteerinsä PJI:n diagnosoimiseksi. Preoperatiivinen diagnoosi sisältää serologiset testit (C-reaktiivinen proteiini, D-dimeeri ja erytrosyyttien sedimentaationopeus) ja nivelnesteen biomarkkerit (valkosolut ja differentiaali, leukosyyttiesteraasi ja ⍺-defensiini). Intraoperatiivinen diagnoosi sisältää yhden positiivisen viljelyn, positiivisen histologian ja positiivisen intraoperatiivisen märkivän. Jotkut vuoden 2018 ICM-kriteereissä käytetyistä markkereista, kuten ⍺-defensiini, leukosyyttiesteraasi ja nivelnesteen C-reaktiivinen proteiini, eivät kuitenkaan ole saatavilla kaikissa sairaaloissa, eivätkä ne voi olla heti kliinikon käytettävissä päätöksenteossa.

Mikrofluiditekniikat ovat vaikuttaneet merkittävästi diagnostisten työkalujen kehitykseen tarjoamalla nopean ja kustannustehokkaan alustan immunomääritystekniikoiden soveltamiseen. Mikrofluidijärjestelmä yhdistää laboratorioprotokollien monimutkaiset käsittelyvaiheet yhdeksi siruksi prosessien loogisen integroinnin ja optimoinnin avulla. Chang Gung Memorial Hospital ja National Tsing Hua University ovat tehneet alustavan tutkimuksen vahvistaakseen mikrofluidijärjestelmiensä toteutettavuuden.

Siksi projektissa kehitetään "mikrofluidisten biomarkkerien havaitsemissiru" havaitsemaan kolmen tärkeän PJI:n biomarkkerin pitoisuudet, mukaan lukien ⍺-defensiini, leukosyyttiesteraasi ja C-reaktiivinen proteiini nivelnesteissä. Tästä tulee kolmivuotinen projekti. Ensimmäisenä vuotena 50 potilasta, joille on määrä tehdä yksipuolinen nivelnivelleikkaus (RTJA), kerätään nivelnesteellä ja testataan laboratorioalustalla. Toisena vuonna laboratoriotulosten perusteella rekrytoidaan 50 RTJA-potilasta kehittämään mikrofluidisirujärjestelmää ja heidän toimintaansa sirulla hienosäädetään ja optimoidaan. Kolmannen vuoden aikana kerätään 50 RTJA-potilasta ja toteutetaan mikrofluidijärjestelmän verifiointi. Tämä järjestelmä validoidaan PJI-kohorteissa debridementin ja implantin poiston ensimmäisessä vaiheessa, välivaiheessa ja uudelleenistutuksen toisessa vaiheessa. Biomarkkerien tunnistussirun odotetaan parantavan lääketieteellistä kärsimystä ja tuovan tärkeää tietoa kliiniseen päätöksentekoon.