Smart papper kan diagnostisera många sjukdomar
KTH-forskare har utvecklat en ny typ av syntetiskt papper som kan används i medicinska tester. Fördelarna är bland annat att diagnosen är enkel och att man kan testa för flera olika sjukdomar samtidigt.
En del av oss har varit i kontakt med dem. Graviditetstesten. I dem sitter ett papper som fångar hormonet HCG som utsöndras i de fall ett befruktat ägg förankrat sig på livmoderväggen. Graviditetstesterna är ett bra exempel bland flera där man använder just papper för att fånga in så kallade biomarkörer. Samtidigt är detta en gammal teknik som är begränsad.
– Pappersmaterialet som används i dagens tester för att suga upp blod eller andra kroppsvätskor är baserad på cellulosa. Fibrerna är ostrukturerade i dessa papper. De förekommer huller om buller i ett slumpmässigt mönster med stor variation mellan ett medicinskt test och ett annat. I vårt syntetiska papper har vi arrangerat fibrerna på mikrometernivå. Vi kan bestämma exakt avstånd mellan fibrerna, deras vinkel i förhållande till varandra och tjocklek. Detta i ett tredimensionellt nät, säger Jonas Hansson.
Han är forskare och doktorand på avdelningen Mikro- och nanosystem på KTH. Där jobbar Jonas Hansson och hans kollegor med ytterst småskalig teknik som bland används i medicinsk diagnostik. Han berättar att dagens papper i graviditetstest i bästa fall klarar av att besvara en diagnosförfrågan med ja eller nej. Det vill säga är personen gravid eller inte. Det nya, välstrukturerade syntetiska papperet har en helt annan tillförlitlighet.
– Med tillförlitlighet menas flera saker. Vårt papper ger möjligheten att berätta mer än bara om en person har en sjukdom eller inte. Det möjliggör att avgöra koncentrationen av en eller flera biomarkörer i en kroppsvätska. För vissa sjukdomar finns endast små mängder av en biomarkör tillgängligt i kroppen, vilket innebär att testerna behöver vara väldigt känsliga. Dessutom eliminerar vi variationen mellan olika pappersark på grund av skillnader i strukturen, alla medicinska tester blir lika noggranna, säger Jonas Hansson.
Han tillägger att forskarnas nya papper alltså inte bara kan berätta att en människa är sjuk utan också hur sjuk vederbörande är.
Forskarkollegan Wouter van der Wijngaart, professor i mikrosystemteknik på KTH, berättar att det nya syntetiska papperet ger en optimal kontroll av kemi och vätskeflöde. Därmed möjliggörs till exempel självtester där en kvinna samtidigt skulle kunna kontrollera både om hon har HIV och är gravid. Detta utan att använda flera olika tester. Genom att ytan på varje fiber kan tilldelas kemiska egenskaper, till exempel hur snabbt en vätska ska sugas in i papperet, kan skilda delar av papperet användas till olika typer av tester.
KTH-forskarna jobbar inte med någon specifik sjukdom för tillämpning av det syntetiska papperet ännu, men säger att tester för till exempel hjärtinfarkt är en tänkbar framtida applikation.
– Om jag kommer in till akuten och har ont i bröstet och är orolig kan läkaren fatta en snabbt beslut och använda ett test baserat på vårt papper. Det skulle ta mellan 20-30 minuter att få ett svar. Idag gör logistiken på ett sjukhus att testresultat riskerar att dröja betydligt längre än så. När det gäller just hjärtinfarkter, men också olika njursjukdomar, krävs mycket noggranna testverktyg. Det syntetiska papperet erbjuder just den möjligheten, säger Jonas Hansson.
Ett framtida användningsområde förutom hjärt- och njursjukdomar är som sagt självtester, ett område som växer snabbt. Enligt Jonas Hansson har papperet stor potential inom detta område på grund av dess noggrannhet och att det möjliggör att enkelt testa för många diagnoser samtidigt.
– I slutändan är det efterfrågan som styr. Men vi ser ett allt större utbud av självtester på landets apotek. Folk tar tag i den egna hälsan allt mer, samtidigt som sjukvården blir mer belastad för varje dag som går. Dessutom är människor mer insatta i olika diagnoser numera tack vare internet. Slutligen kräver inte dessa tester någon särskild elektronisk utrustning utan kan göras var som helst, när som helst. Testerna kan vara helt självständiga, eller ta hjälp av exempelvis smartphones för avläsning och tolkning. Det är inte minst relevant när allt mer vård flyttar ut till hemmen, säger Jonas Hansson.
En lustig bieffekt med papperet, som väl beskriver hur det fungerar när det kommer till fibrer med olika egenskaper, är att det kan programmeras till att bara visa särskilda figurer eller bokstäver. Du kan alltså föra en bläckpenna mot det, men alldeles oavsett vad du försöker skriva kommer papperet bara att acceptera bläck på särskilda ställen. Det är bara de förprogrammerade figurerna eller bokstäver som kommer att synas.
För mer information:
Jonas Hansson på 073-056 08 05 eller jonhans@kth.se.
