Zintegrowane systemy mikroprzepływowe do diagnostyki infekcji okołoprotezowych stawów

Rozpoznanie okołoprotezowego zakażenia stawów (PJI) pozostaje dużym wyzwaniem klinicznym. Rozpoznanie PJI opiera się na złożonej ocenie klinicznej, badaniu serologicznym krwi obwodowej, cytologii i biomarkerach płynu maziowego, radiografii, mikrobiologii, ocenie histopatologicznej tkanki okołoprotezowej oraz wynikach śródoperacyjnych. Znaczenie rozpoznania PJI podają kolejne możliwości leczenia, takie jak usunięcie protezy, oczyszczenie i retencja protezy oraz czas reimplantacji.

Obecnie The Second International Consensus Meeting (ICM) ogłosiło swoje kryteria rozpoznania PJI. Diagnostyka przedoperacyjna obejmuje badania serologiczne (białko C-reaktywne, D-dimery, szybkość opadania erytrocytów) oraz biomarkery płynu maziowego (krwinki białe i różnicowe, esteraza leukocytarna i ⍺-defensyna). Rozpoznanie śródoperacyjne obejmuje pojedynczy dodatni posiew, dodatni wynik badania histopatologicznego oraz dodatni wynik ropnia śródoperacyjnego. Jednak niektóre markery stosowane w kryteriach ICM 2018, takie jak ⍺-defensyna, esteraza leukocytarna i białko C-reaktywne płynu maziowego, nie są dostępne w każdym szpitalu i nie mogą być natychmiast dostępne dla klinicystów w procesie podejmowania decyzji.

Technologie mikroprzepływowe wywarły znaczący wpływ na ewolucję narzędzi diagnostycznych, zapewniając szybką i opłacalną platformę do stosowania technik testów immunologicznych. System mikroprzepływowy integruje złożone etapy przetwarzania protokołów laboratoryjnych w jednym chipie poprzez logiczną integrację i optymalizację procesów. Chang Gung Memorial Hospital i National Tsing Hua University przeprowadziły wstępne badania w celu potwierdzenia wykonalności ich systemów mikroprzepływowych.

W związku z tym w ramach projektu zostanie opracowany „chip do wykrywania biomarkerów mikroprzepływowych” do wykrywania stężeń trzech ważnych biomarkerów PJI, w tym ⍺-defensyny, esterazy leukocytów i białka C-reaktywnego w płynach maziowych. Będzie to projekt trzyletni. W pierwszym roku 50 pacjentów, którzy zostaną zaplanowani na jednostronną rewizyjną całkowitą alloplastykę stawu (RTJA), zostanie pobranych z płynu maziowego i przebadanych na platformie laboratoryjnej. W drugim roku, w oparciu o wyniki laboratoryjne, 50 pacjentów poddawanych zabiegom RTJA zostanie zrekrutowanych w celu opracowania układu mikroprzepływowego, a ich wydajność na chipie zostanie dopracowana i zoptymalizowana. W trzecim roku zebranych zostanie 50 pacjentów poddanych RTJA i przeprowadzona zostanie weryfikacja układu mikroprzepływowego. System ten zostanie poddany walidacji w kohortach PJI w pierwszym etapie oczyszczania i usuwania implantów, w okresie przejściowym oraz w drugim etapie reimplantacji. Oczekuje się, że chip wykrywający biomarkery poprawi sytuację medyczną i dostarczy ważnych informacji do podejmowania decyzji klinicznych.