Sistemi microfluidici integrati per la diagnosi dell'infezione articolare periprotesica

La diagnosi di infezione articolare periprotesica (PJI) rimane una sfida clinica importante. La diagnosi di PJI si basa su una composizione di giudizio clinico, test sierologico da sangue periferico, citologia del liquido sinoviale e biomarcatori, radiografia, microbiologia, valutazione istopatologica del tessuto periprotesico e reperti intraoperatori. L'importanza della diagnosi di PJI dà le successive opzioni di trattamento, come la rimozione della protesi, lo sbrigliamento e la ritenzione della protesi e il tempo del reimpianto.

Attualmente, il Second International Consensus Meeting (ICM) ha annunciato i suoi criteri per la diagnosi di PJI. La diagnosi preoperatoria comprende test sierologici (proteina C-reattiva, D-dimero e velocità di eritrosedimentazione) e biomarcatori del liquido sinoviale (globuli bianchi e differenziale, esterasi leucocitaria e ⍺-defensina). La diagnosi intraoperatoria include una singola coltura positiva, istologia positiva e purulenza intraoperatoria positiva. Tuttavia, alcuni dei marcatori utilizzati nei criteri ICM 2018, come ⍺-defensina, esterasi leucocitaria e proteina C-reattiva del liquido sinoviale, non sono disponibili in tutti gli ospedali e non possono essere immediatamente disponibili ai medici nel processo decisionale.

Le tecnologie microfluidiche hanno avuto un notevole impatto sull'evoluzione degli strumenti diagnostici fornendo una piattaforma rapida ed economica per l'applicazione delle tecniche di immunodosaggio. Il sistema microfluidico integra le complesse fasi di elaborazione dei protocolli di laboratorio in un singolo chip attraverso l'integrazione logica e l'ottimizzazione dei processi. Il Chang Gung Memorial Hospital e la National Tsing Hua University hanno condotto ricerche preliminari per confermare la fattibilità dei loro sistemi microfluidici.

Pertanto, il progetto svilupperà un "chip di rilevamento di biomarcatori microfluidici" per rilevare le concentrazioni di tre importanti biomarcatori per PJI, tra cui ⍺-defensina, esterasi leucocitaria e proteina C-reattiva nei fluidi sinoviali. Sarà un progetto triennale. Nel 1 ° anno, 50 pazienti che saranno programmati per sottoporsi a revisione unilaterale dell'artroplastica totale dell'articolazione (RTJA) saranno raccolti con il liquido sinoviale e testati su una piattaforma di laboratorio. Nel secondo anno, sulla base dei risultati di laboratorio, 50 pazienti sottoposti a RTJA saranno reclutati per sviluppare un sistema di chip microfluidico e le loro prestazioni su chip saranno perfezionate e ottimizzate. Nel 3° anno verranno raccolti 50 pazienti sottoposti a RTJA e verrà realizzata la verifica del sistema microfluidico. Questo sistema sarà convalidato nelle coorti di PJI nella prima fase di sbrigliamento e rimozione dell'impianto, nel periodo intermedio, e nella seconda fase del reimpianto. Si prevede che il chip di rilevamento dei biomarcatori migliorerà il disagio medico e fornirà informazioni importanti al processo decisionale clinico.