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手機大小的血液分析裝置問世

科景_96
・2011/02/10 ・1490字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 563 ・九年級

Original publish date:Apr 16, 2006

編輯 Li-Chun Tseng 報導

科學家創造出一台手持式的血液分析裝置,只要用很小量的血液就可以精確的分析出血液中的化學成分,整個分析的工作只要兩分鐘就可以完成。NSBRI 技術發展組的研究員 Yu-Chong Tai 博士說:醫師利用血液組成分析來診斷病患的免疫系統被入侵或者缺乏,並加以監測健康狀態與鑑定疾病。在未來的登陸月球或火星的任務中,太空人也需要一種簡易的血液分析設備來獲取他們的健康資訊。這個新的分析裝置由國家太空生物醫學研究所(NSBRI)提供經費,由加州洛杉磯的加州大學技術研究所與 IRIS 國際公司共同執行合作計畫。

目前分析血液的組成需要龐大的計數機器、訓練技術人員 (醫檢師) 還有大量的血液檢體 (大概是兩個針筒或是10毫升的血量),以上的要求並不適合太空任務時的工作環境。為了瞭解他們在太空中的生理變化,太空人在太空中也需要採集一些血液,返回地球後科學家再進一步分析。目前開發的新裝置除了在太空醫學領域的應用外,這個微量血液的分析儀器也可以造福不容易取得大量血液檢體的新生兒。

Caltech 電子工程與生物工程的 Tai 教授說:一般的血液計數機器通常很大而且可以容納許多的樣品並且一次進行多樣的分析,為了安全起見,技術人員 (醫檢師)會從病患身上取得遠遠大於檢驗分析所需的血量。目前這個分析技術的目標放在分子層級的血液成份濃度,所以僅需要微量的血液即可完成。藉由縮小分析的儀器進一步達到微量檢體與方便攜帶的目標,有利於太空飛行與臨床的設置。

這台血液分析儀可以分開並且鑑定血液的成分如:紅血球、白血球、血脂肪蛋白質與血氧含量。藉由與 IRIS 公司的數位分析系統製造商合作,Tai 得以製造了微型的控制閥、幫浦與流動系統 (flow chambers) 並加以組合成晶片上的實驗室 (lab-on-a-chip),這個晶片只需要一小滴的血液就可以完成數項的分析工作。

血液檢體注射入混合室 (mixing chamber) 後會被加入抗凝劑處理,因為血液中有濃度甚高的血球,所以這些加上抗凝劑的血液會進一步被送到儲存槽 (reservoir) 中加以稀釋兩到三倍的體積,然後樣品依照分子的大小被轉送到各種分析的反應槽。舉例來說,白血球會從紅血球中被分離出來,因為流體動力的作用,像白血球這樣的大分子將會繞過小通道的分析槽並且流入合適通道的空間中,藉此便區分了血球細胞的型態。分子間的空間會將細胞分開,如此細胞便輕易的流到計算槽中。當前在大型的血液計數機器應用了一種名為 Coulter 計數器的技術來分析血球數量。Tai 的晶片實驗室裝置率先利用了一種新的技術同時使用兩個『分離-且-平行』(separate-yet-parallel) 的微型-Coulter 計數器來獨立計算白血球與紅血球的數量。

目前 Tai 跟他的同事計畫將這種裝置的血液分子分析功能擴展到分析其他的體液如血漿與尿液、或是細胞表面的特殊標誌以及 DNA 的分析。Tai 補充說到,這晶片可以設計成各式各樣的應用,這個微型化的分析工具可以搜尋血漿中早期指標的生物分子 (biomolecules),因此具有極大的潛力可以用來偵測潛藏的癌症。假如這些裝置都已經完成,那我們當前的要務便是開發新的應用技術。

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Sep 08, 2005] 生物成像術的新”相位”
  • [Apr 11, 2005] 腦瘤化療前景的兩道曙光
  • [Jan 08, 2004] 透視癌症的蹤跡
  • [Apr 05, 2003] 糾纏不清的鐮型血球病
  • [Jan 04, 2003] 量子點的生醫應用(二):偵測早期癌症
  • [Nov 15, 2001] 捕捉紅血球的微型機械裝置
  • [Jul 04, 2001] 幫細胞整個型吧…假如你喜歡…


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    Paxlovid能有效降低死亡風險嗎?COVID-19口服藥現況

    台灣科技媒體中心_96
    ・2022/05/17 ・2421字 ・閱讀時間約 5 分鐘
    示意圖/envato elements

    今年四月台灣宣布將走向「重症清零,輕症管控」:非放任病毒肆虐式「與病毒共存」(living with covid-19) 的控管疫情策略。 若需要達到「重症清零,輕症管控」的目標,醫療人員的支援與 COVID-19 藥物的使用,將是關鍵手段,對於感染後容易導致重症的個案,也需要有抗病毒藥物來治療或預防惡化

    目前有哪些治療新冠肺癌的藥物?

    目前首度獲得美國 FDA 許可的抗新冠藥物「Remdesivir」 (瑞德西韋),是透過抑制病毒的 RNA 合成酶達到藥效。美國 FDA 更在近期批准,注射液劑型的 Remdesivir 適用於「出生 28 天及以上、至少 3 公斤」的嬰幼兒染疫患者,成為首款嬰幼兒的新冠療法

    然而注射液劑型需要專業的打針技術,並非一般民眾可居家自行使用,因此抗新冠口服藥物的開發,各國一直都很重視。現行已通過美國 FDA 緊急使用授權(EUA)的抗新冠口服藥物,有輝瑞公司研發的「Paxlovid」,以及默克(或稱默沙東)公司研發的「Molnupiravir」(莫納皮拉韋)

    而 Paxlovid 是由 Nirmatrelvir(奈瑪特韋)和 Ritonavir(利托那韋)兩種藥物所搭配使用,其中 Nirmatrelvir 主要作用是抑制新冠病毒的 Mpro 蛋白酶活性,進而干擾病毒的複製,達到抗病毒的效果。而 Ritonavir 則是能延長 Nirmatrelvir 在人體內的血中濃度,透過抑制人體內正常酵素 CYP3A4 酵素活性,避免 CYP3A4 快速將 Nirmatrelvir 代謝掉,而失去 Nirmatrelvir 該有的藥效。

    這兩個藥物所構成的 Paxlovid 好像一對好夥伴互相協助,成為具有高效力的口服抗新冠藥物

    Paxlovid 能有效降低死亡風險?

    Paxlovid。圖/ Kches16414 , CC BY-SA 4.0

    根據文獻指出,Paxlovid 能降低 COVID-19 感染後的 85-89% 住院或死亡風險,是目前對抗新冠肺炎最佳的選項之一。《新英格蘭醫學期刊》(NEJM)期刊於上個月發表最新 Paxlovid 臨床試驗的研究報告:「Oral Nirmatrelvir for High-Risk, Nonhospitalized Adults with Covid-19」證實,使用 Paxlovid 治療未施打疫苗且有症狀的 Covid-19 患者,能將 Covid-19 的重症風險降低 89%,且藥物的安全性在臨床上可接受,且沒有明顯的安全問題。

    不過,此研究個案限於未施打疫苗者,而目前大多數人已經接種過新冠肺炎疫苗,情況略有不同。已有將此藥使用於已施打過疫苗者的研究正進行中,但若在未施打者有幫助,對於施打過疫苗而可能具有部分保護力的人,推測仍應會有治療效果,此研究是在症狀出現三天內給藥得到良好的效果,至於再晚一些時後才給藥,就沒有數據可參考。

    但需要注意的是,有在服用其他藥物的患者(如:降血脂、抗腫瘤藥或神經精神藥物等),若服用 Paxlovid 會影響 CYP3A4 的作用,可能也會改變其他藥物的作用效果,若藥物在血中濃度無法被安全控制,往往對病情有負面的影響。因此服用 Paxlovid 需要有專業醫師的評估並開立處方簽才能使用,民眾無法自由服用

    Paxlovid 需要有專業醫師的評估並開立處方簽。圖/envato elements

    Molnupiravir 口服藥的表現又是如何?

    病毒在複製的過程當中,往往需要大量的核糖核苷(ribonucleoside),作為合成新的病毒所需要的材料。而 Molnupiravir 口服藥,是一種「核糖核苷類似物」,也就是病毒在複製所需要的「冒牌」材料,透過這樣的方式干擾病毒的複製過程,進而阻止病毒的繁殖

    Molnupiravir 不會像 Paxlovid 去影響到其他藥物在體內的作用,然而這些核糖核苷類似物在人體細胞進行複製的時候也會使用,所以可能具有誘導基因突變的風險

    雖然一般來說,口服 Molnupiravir 的療程只有 5 天,在這樣的時間周期來說,對一般成人造成基因突變的風險是很低。但是,Molnupiravir 對於胎兒或哺乳中的嬰兒,風險就顯得高出許多。所以,Molnupiravir 在默克公司的官方網站有聲明,不建議孕婦及哺乳中的女性服用

    此外,根據新英格蘭醫學期刊在今年三月的報告中,發現將 Molnupiravir 用於非住院的新冠患者治療中,僅僅將高危新冠患者的住院和死亡風險降低了 30%,低於早前估計的 50%。

    Molnupiravir 不建議孕婦及哺乳中的女性服用。圖/envato elements

    「老藥新用」的開發策略

    環顧目前的抗新冠藥物,大都是利用「老藥新用」(drug repurposing)的藥物開發策略,才能在這麼短的時間達到如此的成就。「老藥」是指已被核准做為臨床使用的藥物,「新用」則是指由原來已核准的藥物中發現新的適應症用途或是新的用法。

    老藥的好處就是其藥物臨床前的數據都已經被建立,其中包含藥理實驗、藥物動力學、代謝途徑、副作用等,這些數據對藥物開發相當重要。

    在目前這些新冠藥物中,瑞德西韋一開始是用來開發對抗伊波拉病毒,而 Paxlovid 中的 Nirmatrelvir 原先用以治療愛滋病,此外 Molnupiravir 則是為了治療流感。這樣的成功經驗相信能提供政府與學者參考,期望台灣開發新冠藥物有亮眼的成績,也讓我們未來在對抗 COVID-19 疫情當中有更好的手段。

    引用文獻

    1. Hammond, Jennifer, et al. “Oral nirmatrelvir for high-risk, nonhospitalized adults with COVID-19.” New England Journal of Medicine 386.15 (2022): 1397-1408.
    2. Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Approves First COVID-19 Treatment for Young Children
    3. Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Authorizes First Oral Antiviral for Treatment of COVID-19
    4.  Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Authorizes Additional Oral Antiviral for Treatment of COVID-19 in Certain Adults
    5. Hammond, Jennifer, et al. “Oral nirmatrelvir for high-risk, nonhospitalized adults with COVID-19.” New England Journal of Medicine 386.15 (2022): 1397-1408.
    6. Cox, Robert M., Josef D. Wolf, and Richard K. Plemper. “Therapeutically administered ribonucleoside analogue MK-4482/EIDD-2801 blocks SARS-CoV-2 transmission in ferrets.” Nature microbiology 6.1 (2021): 11-18.
    7. Jayk Bernal, Angélica, et al. “Molnupiravir for oral treatment of Covid-19 in nonhospitalized patients.” New England Journal of Medicine 386.6 (2022): 509-520.

    臨床試驗

    • EPIC-HR: Study of Oral PF-07321332/Ritonavir Compared With Placebo in Nonhospitalized High Risk Adults With COVID-19(NCT04960202

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