[發明專利]用于診斷結核的傳感器技術

有效

• 申請號: 201380056685.5
• 申請日: 2013-10-27
• 公開（公告）號: CN104781666B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: H·海克;M·納克勒
• 申請（專利權）人: 理工研究與開發基金公司
• 主分類號: G01N33/497
• 分類號: G01N33/497;G01N27/12;G01N33/50
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;董志勇

傳感器技術，其包括連同圖像識別算法的單一的基于納米材料(金納米顆粒和/或碳納米管)的傳感器或多個傳感器，用于對象內由結核分枝桿菌細菌引起的結核的非侵入和準確的診斷。該傳感器技術適用于結核的群體篩查，特別在資源匱乏和發展中的國家。

技術領域

本發明涉及用于診斷由結核分枝桿菌(M.tuberculosis)細菌引起的結核的傳感器技術。

背景技術

結核(TB)是常見的由分枝桿菌——主要由結核分枝桿菌——引起的傳染性疾病。它通常攻擊肺(如肺結核)，但也可影響中樞神經系統、淋巴系統、循環系統、生殖泌尿系統、胃腸系統、骨骼、關節以及甚至皮膚。TB容易通過小飛沫的空中傳播擴散。超過90％的每年新TB病例和死亡發生在資源匱乏和發展中的國家。

痰涂片顯微術是用于診斷TB的標準診斷方法。該方法超過100年，并且不能檢測超過一半的所有活性病例(Lalvani等，Br.Med.Bull.93,69-84(2010))。結核菌素皮膚測試的解釋依賴傳染的個體流行病學危險度系數。因此，該測試在某些生物條件下往往不準確并且在潛伏TB與活性TB傳染之間不能夠區分。此外，對于患者以及健康護理的提供者，其是勞動密集的。TB的另一個診斷測試包括痰樣品的抗酸桿菌染色。然而，該測試不能將結核分枝桿菌與非結核分枝桿菌區分開，并且它需要8周后的額外陽性涂片培養物，用于肺TB的確定性診斷。

在TB負荷相對低的工業化國家中，TB診斷依靠于分子分析和分枝桿菌培養物。在這些國家中，使用測定培養物中微生物產生二氧化碳或消耗氧的分析，可以獲得早期陽性結果。然而，需要大約20天來獲得準確的陽性結果。

在2-7小時內識別呼吸系統內的結核分枝桿菌的核酸擴增測試(NAAT)和γ干擾素釋放分析是兩種最近開發的用于TB診斷的方法。這些方法被認為更快速、準確和靈敏。然而，這些方法中使用的設備是昂貴的并且它要求技術專業和/或測試需要使用放射性材料和處理它們。因此，當前的診斷技術或者不準確且耗費時間或者昂貴且需要非常精密的實驗室，其不能用于資源匱乏和發展中的國家。

近些年，由于呼出的揮發性有機化合物(VOC)在肺病診斷中的潛在作用，它們已經吸引了增加的興趣。包括特異性識別和量化呼吸樣品中的VOC的化學分析已經揭示了與對照樣品對比受若干肺病折磨的患者的呼吸組成之間的關鍵區別。這些肺病包括哮喘、慢性阻塞性肺疾患、囊性纖維化和肺癌(WO2010/079491；U.S.2013/143247；和U.S.2013/150261)。

已經執行通過檢測從被感染的細胞和/或周圍的微環境發出的VOC來診斷傳染病。該診斷基于下面的細胞生物學原理。細菌的細胞膜主要由兩親磷脂、碳水化合物和許多整合膜蛋白構成，對于不同的細胞類型，其是有區別的。當疾病進展時，細胞經歷結構變化，該變化通常導致氧化應激，即細胞膜過氧化，其引起VOC發出。已經顯示了每個類型的傳染病由特有的VOC組成表征(Dummer等，Trends Anal.Chem.,30,960-967(2011))。這些VOC可以從體液樣品或包含被感染的細胞和/或組織的容器的頂部空間檢測到或直接從呼出的呼吸檢測到，在呼出的呼吸中通過經由血液或直接經由肺氣道的交換反映疾病相關的變化(Zhu等，J.Clic.Microbiol,48,4426-4431(2010)；和Naraghi等，Sens.Actual.B,146,521-526(2010)；Abaffy等，PLOSONE,5(11),el3813,doi:10.1371/journal.pone.0013813(2010)；Sahgal等，Br.J.Dermatol,155,1209-1216(2006)；Turner，Exp.Rev.Mol.Diag.,11,497-503(2011)；和Pennazza等，Sens.Actual B,154,288-294(2011))。