Geïntegreerde microfluïdische systemen voor diagnose van periprothetische gewrichtsinfectie

Het diagnosticeren van periprothetische gewrichtsinfectie (PJI) blijft een grote klinische uitdaging. De diagnose van PJI is gebaseerd op een samenstelling van klinisch oordeel, serologische test van perifeer bloed, synoviale vloeistofcytologie en biomarkers, radiografie, microbiologie, histopathologische evaluatie van periprothetisch weefsel en intraoperatieve bevindingen. Het belang van PJI-diagnose geeft de daaropvolgende behandelingsopties, zoals het verwijderen van de prothese, debridement en protheseretentie en het tijdstip van herimplantatie.

Momenteel heeft de Second International Consensus Meeting (ICM) haar criteria voor de diagnose van PJI bekendgemaakt. De preoperatieve diagnose omvat serologische tests (C-reactief proteïne, D-dimeer en bezinkingssnelheid van erytrocyten) en synoviale vloeistofbiomarkers (witte bloedcellen en differentiaal, leukocytenesterase en ⍺-defensine). De intraoperatieve diagnose omvat een enkele positieve kweek, positieve histologie en positieve intraoperatieve purulentie. Sommige van de markers die in de ICM-criteria van 2018 worden gebruikt, zoals ⍺-defensine, leukocytesterase en C-reactief proteïne in de synoviale vloeistof, zijn echter niet in elk ziekenhuis beschikbaar en kunnen niet onmiddellijk beschikbaar zijn voor clinici bij het nemen van beslissingen.

De microfluïdische technologieën hebben een opmerkelijke impact gehad op de evolutie van diagnostische hulpmiddelen door een snel en kosteneffectief platform te bieden voor de toepassing van immunoassaytechnieken. Het microfluïdische systeem integreert de complexe verwerkingsstappen van de laboratoriumprotocollen in een enkele chip door logische integratie en optimalisatie van processen. Het Chang Gung Memorial Hospital en de National Tsing Hua University hebben voorlopig onderzoek gedaan om de haalbaarheid van hun microfluïdische systemen te bevestigen.

Daarom zal het project een "microfluïdische biomarker-detectiechip" ontwikkelen om de concentraties van drie belangrijke biomarkers voor PJI te detecteren, waaronder ⍺-defensine, leukocytenesterase en C-reactief proteïne in synoviale vloeistoffen. Dit wordt een driejarig project. In het eerste jaar zullen 50 patiënten die gepland staan ​​om een ​​unilaterale revisie totale gewrichtsartroplastiek (RTJA) te ondergaan, worden verzameld met de synoviale vloeistof en getest op een laboratoriumplatform. In het 2e jaar zullen, op basis van laboratoriumresultaten, 50 patiënten die RTJA's ondergaan worden aangeworven om een ​​microfluïdisch chipsysteem te ontwikkelen, en hun prestaties op de chip zullen worden verfijnd en geoptimaliseerd. In het 3e jaar zullen 50 patiënten die RTJA ondergaan worden verzameld en zal de verificatie van het microfluïdische systeem worden gerealiseerd. Dit systeem zal worden gevalideerd in PJI-cohorten in de eerste fase van debridement en verwijdering van het implantaat, in de tussenliggende periode, en de tweede fase van herimplantatie. Verwacht wordt dat de biomarker-detectiechip de medische nood zal verbeteren en belangrijke informatie zal opleveren voor de klinische besluitvorming.