Development of high-sensitivity colorimetric assay for detection of multiple urinary tract infection biomarkers on diaper

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Couto, Adriana Miguel Serra Silva
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/49606
Resumo: Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clínica)
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spelling Development of high-sensitivity colorimetric assay for detection of multiple urinary tract infection biomarkers on diaperDesenvolvimento de um ensaio colorimétrico de alta sensibilidade para deteção de vários marcadores de infeções do trato urinário em fraldasUrinalysisMicrofluidicsPaper-based devicesHydrogelAnálise de urinaMicrofluídicaDispositivos em papelEngenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e TecnologiasDissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clínica)The invasion and the multiplication of microorganisms like bacteria, viruses and parasites that are not commonly found on the human body may cause infections. Regarding incidence it is important to point out the urinary tract infections (UTI), the second most common kind of infection, making of utmost importance its early detection, diagnosis and swift identification of the most appropriate customized treatment. These infections can be detected using urinalysis that can also handle the diagnosis of conditions such as kidney and liver disorders and diabetes. The diagnostic methods currently used for detection of UTI are the dipsticks, microscopic examination, urine culture and automated urinalysis that require urine collection and analysis, often a painful and time-consuming procedure. During the last two decades, novel approaches based on miniaturized devices have been conceived. In this dissertation, a paper-based microfluidic device fabricated with inexpensive materials for urinalysis was designed, fabricated and tested. This device is attached on a diaper and aims to collect urine samples and determine quantitatively the amount of specific urine components such as blood, leukocyte esterase, glucose, proteins and nitrite. This new design is proposed to overcome the unmet limitations of existing technologies such as the isolation of the analytical device from the external environment and the communication between reagent pads. The solution for the first problem was attempted through the implementation of a swelling-based “self-locking” mechanism; as for the second issue, hydrophobic channels on filter paper and a layer with frames were created. The performance of device was tested by placing it in a surface, mimetizing its application in the diaper and water was dropped on top of it. It was possible to demonstrate that the “self-locking” mechanism was effective; on the other hand, interferences arise between reagent pads, probably due to capillary flow between the layers. In order to optimize this design a second generation of the device has been conceived and is presented. Overall, the approach used seems promising, since a single devices is able to collect, detect and analyze a urine sample in a short period, making the patients’ life more comfortable, being in addition portable and easy to operate.A invasão e multiplicação de microrganismos como bactérias, vírus e parasitas que habitualmente não estão no corpo humano podem causar infeções. Relativamente à incidência, é importante salientar as infeções do trato urinário (UTI) que são o segundo tipo de infeções mais comuns no corpo humano e por isso, é extremamente importante o seu diagnóstico e a identificação do tratamento mais adequado para cada caso. Este tipo de infeções podem ser detetadas recorrendo à urinálise que também pode ser usada para o diagnóstico de distúrbios renais e hepáticos e diabetes. Os métodos de diagnóstico utilizados para a sua deteção são os dipsticks, a cultura de urina, a avaliação microscópica e a urinálise automatizada que requerem a recolha de uma amostra de urina e posterior análise. Este procedimento é por vezes doloroso e implica grande dispendio de tempo. Nas últimas duas décadas, novas estratégias elaboradas com dispositivos miniaturizados têm sido estudadas. Nesta dissertação, um dispositivo com base em microfluídica em papel para a análise de urina é projetado, fabricado e, por fim, testado. Este dispositivo é anexado em fraldas com o objetivo de recolher uma amostra de urina e proceder à determinação quantitativa de algumas substâncias presentes na urina como sangue, esterase leucocitária, glucose, proteínas e nitrito. Este dispositivo foi projetado para ultrapassar as limitações apresentadas por tecnologias já existentes como o isolamento das condições de teste do ambiente externo e a interferência entre diferentes zonas de reação. Para o primeiro problema a solução foi a implementação de um mecanismo de isolamento tendo como base um hidrogel; para o segundo foram criados canais hidrofóbicos no papel de filtro e uma camada que separa essas zonas umas das outras. O desempenho do dispositivo foi testado colocado-o numa superfície, mimetizando a sua aplicação na fralda e foi colocada água sobre ele. Foi possível demonstrar que o mecanismo de isolamento estava funcional, no entanto, parece haver alguma interferência entre as zonas de reação, que pode ser devido ao fluxo capilar entre as camadas. De modo a otimizar o dispositivo projetado, uma nova geração foi concebida e é apresentada nesta dissertação. O dispositivo apresenta uma ideia promissora visto que melhora a eficiência do trabalho pois é usado um único dispositivo para proceder à recolha, deteção e análise de uma amostra de urina num curto período de tempo, torna a vida dos pacientes mais cómoda e é portátil e fácil de manipular.Gama, F. M.Tao DongUniversidade do MinhoCouto, Adriana Miguel Serra Silva20172017-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/49606eng201827620info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:50:53Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/49606Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:49:39.632117Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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