Desenvolvimento de um dispositivo microfluídico baseado em papel (µPAD) para diagnóstico rápido em amostras de sangue no local de atendimento (POC)
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Texto Completo: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-11122023-123416/ |
Resumo: | Este trabalho foi desenvolvido com objetivo de monitorar a prevalência de anemia na população, baseado nos dispositivos analíticos microfluídicos de papel (µPAD), oferecendo uma ferramenta de diagnóstico rápida e barata, inestimável para tomadas de decisão. Seu funcionamento consiste na aplicação de uma gota de sangue em um pedaço de papel filtro, onde uma fotografia é retirada com smartphone e a imagem tratada com software fornece resultados de hemoglobina, hematócrito e ferritina. Para minimizar erros provenientes da etapa de aquisição de imagem, propusemos a construção de um suporte em acrílico para o smartphone, reduzindo assim o desvio padrão dos resultados, protegendo o operador de possível contaminação do material coletado. A impressão de região colorida no interior do suporte de acrílico apresentou uma alternativa atraente para a calibração das cores decorrente da câmera de diferentes smartphones. Os resultados de hematócrito e hemoglobina apresentaram correlação de 56,85 % e 55,48 % respectivamente, com 207 voluntários do gênero masculino e feminino, compreendendo idades entre 17 e 62 anos, utilizando variáveis de área da imagem, intensidade de cor e gênero. Os dados analisados apresentaram-se em consonância aos obtidos pelo equipamento CompoLab TM do HemoBanco. O método proposto para obtenção de plasma no interior do µPAD de maneira passiva para quantificação de ferritina, apresentou reprodutibilidade e ausência de hemólise, com plasma límpido. Este método para obtenção de plasma em µPAD poderá ser empregado para quantificação de outros analitos de interesse no sangue. A reação com AuNPs para quantificação de ferritina apresentou alteração visual de cor na faixa sérica humana entre 30 e 300 ng/mL, testado com padrão de ferritina em solução PBS. O método proposto para diagnosticar anemia com a quantificação de hemoglobina e hematócrito mostrou-se rápido, simples e exato. Espera-se que o contínuo desenvolvimento de µPADs de baixo custo na área da saúde, integrado aos sistemas e políticas de saúde do governo, auxilie no seu planejamento e que chegue àqueles que o necessitem, contribuindo com a saúde da população e seu desenvolvimento. |
id |
USP_8b002a019097898c9b6fe0f2adfd32ce |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:teses.usp.br:tde-11122023-123416 |
network_acronym_str |
USP |
network_name_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
repository_id_str |
2721 |
spelling |
Desenvolvimento de um dispositivo microfluídico baseado em papel (µPAD) para diagnóstico rápido em amostras de sangue no local de atendimento (POC)Development of a paper-based microfluidic device (µPAD) for rapid on-site diagnosis in blood samples (POC)µPADµPADanálise de imagemanemiaanemiabloodferritinferritinagold nanoparticleshealthhemoglobinhemoglobinaimage analysismicrofluidicmicrofluídicananopartículas de ouropapelpapersanguesaúdeEste trabalho foi desenvolvido com objetivo de monitorar a prevalência de anemia na população, baseado nos dispositivos analíticos microfluídicos de papel (µPAD), oferecendo uma ferramenta de diagnóstico rápida e barata, inestimável para tomadas de decisão. Seu funcionamento consiste na aplicação de uma gota de sangue em um pedaço de papel filtro, onde uma fotografia é retirada com smartphone e a imagem tratada com software fornece resultados de hemoglobina, hematócrito e ferritina. Para minimizar erros provenientes da etapa de aquisição de imagem, propusemos a construção de um suporte em acrílico para o smartphone, reduzindo assim o desvio padrão dos resultados, protegendo o operador de possível contaminação do material coletado. A impressão de região colorida no interior do suporte de acrílico apresentou uma alternativa atraente para a calibração das cores decorrente da câmera de diferentes smartphones. Os resultados de hematócrito e hemoglobina apresentaram correlação de 56,85 % e 55,48 % respectivamente, com 207 voluntários do gênero masculino e feminino, compreendendo idades entre 17 e 62 anos, utilizando variáveis de área da imagem, intensidade de cor e gênero. Os dados analisados apresentaram-se em consonância aos obtidos pelo equipamento CompoLab TM do HemoBanco. O método proposto para obtenção de plasma no interior do µPAD de maneira passiva para quantificação de ferritina, apresentou reprodutibilidade e ausência de hemólise, com plasma límpido. Este método para obtenção de plasma em µPAD poderá ser empregado para quantificação de outros analitos de interesse no sangue. A reação com AuNPs para quantificação de ferritina apresentou alteração visual de cor na faixa sérica humana entre 30 e 300 ng/mL, testado com padrão de ferritina em solução PBS. O método proposto para diagnosticar anemia com a quantificação de hemoglobina e hematócrito mostrou-se rápido, simples e exato. Espera-se que o contínuo desenvolvimento de µPADs de baixo custo na área da saúde, integrado aos sistemas e políticas de saúde do governo, auxilie no seu planejamento e que chegue àqueles que o necessitem, contribuindo com a saúde da população e seu desenvolvimento.This work was developed with the aim of monitoring the prevalence of anemia in the population, based on microfluidic paper analytical devices (µPADs), offering a rapid and inexpensive diagnostic tool invaluable for decision-making. Its operation involves applying a drop of blood to a piece of filter paper, where a photograph is taken with a smartphone and the image is processed with software to provide results for hemoglobin, hematocrit, and ferritin. To minimize errors from the image acquisition stage, we proposed the construction of an acrylic support for the smartphone, thus reducing the standard deviation of results and protecting the operator from possible contamination of the collected material. The printing of a colored region inside the acrylic support provided an attractive alternative for color calibration resulting from different smartphones\' cameras. Hematocrit and hemoglobin results showed correlations of 56,85% and 55,48%, respectively, with 207 male and female volunteers aged between 17 and 62 years, using variables such as image area, color intensity, and gender. The analyzed data were in line with those obtained by the CompoLab TM equipment from HemoBanco. The proposed method for passive plasma collection inside the µPAD for ferritin quantification demonstrated reproducibility and absence of hemolysis, yielding clear plasma. This method for plasma collection in µPAD could be employed for quantifying other analytes of interest in the blood. The reaction with AuNPs for ferritin quantification showed a visual color change in the human serum range between 30 and 300 ng/mL, tested with a ferritin standard in PBS solution. The proposed method for diagnosing anemia through the quantification of hemoglobin and hematocrit proved to be fast, simple, and accurate. It is hoped that the continued development of low-cost µPADs in healthcare, integrated into government health systems and policies, will assist in planning and reach those in need, contributing to the health and development of the population.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPCarrilho, EmanuelMakara, Cleyton Nascimento2023-09-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-11122023-123416/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2023-12-15T14:26:02Zoai:teses.usp.br:tde-11122023-123416Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212023-12-15T14:26:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
dc.title.none.fl_str_mv |
Desenvolvimento de um dispositivo microfluídico baseado em papel (µPAD) para diagnóstico rápido em amostras de sangue no local de atendimento (POC) Development of a paper-based microfluidic device (µPAD) for rapid on-site diagnosis in blood samples (POC) |
title |
Desenvolvimento de um dispositivo microfluídico baseado em papel (µPAD) para diagnóstico rápido em amostras de sangue no local de atendimento (POC) |
spellingShingle |
Desenvolvimento de um dispositivo microfluídico baseado em papel (µPAD) para diagnóstico rápido em amostras de sangue no local de atendimento (POC) Makara, Cleyton Nascimento µPAD µPAD análise de imagem anemia anemia blood ferritin ferritina gold nanoparticles health hemoglobin hemoglobina image analysis microfluidic microfluídica nanopartículas de ouro papel paper sangue saúde |
title_short |
Desenvolvimento de um dispositivo microfluídico baseado em papel (µPAD) para diagnóstico rápido em amostras de sangue no local de atendimento (POC) |
title_full |
Desenvolvimento de um dispositivo microfluídico baseado em papel (µPAD) para diagnóstico rápido em amostras de sangue no local de atendimento (POC) |
title_fullStr |
Desenvolvimento de um dispositivo microfluídico baseado em papel (µPAD) para diagnóstico rápido em amostras de sangue no local de atendimento (POC) |
title_full_unstemmed |
Desenvolvimento de um dispositivo microfluídico baseado em papel (µPAD) para diagnóstico rápido em amostras de sangue no local de atendimento (POC) |
title_sort |
Desenvolvimento de um dispositivo microfluídico baseado em papel (µPAD) para diagnóstico rápido em amostras de sangue no local de atendimento (POC) |
author |
Makara, Cleyton Nascimento |
author_facet |
Makara, Cleyton Nascimento |
author_role |
author |
dc.contributor.none.fl_str_mv |
Carrilho, Emanuel |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Makara, Cleyton Nascimento |
dc.subject.por.fl_str_mv |
µPAD µPAD análise de imagem anemia anemia blood ferritin ferritina gold nanoparticles health hemoglobin hemoglobina image analysis microfluidic microfluídica nanopartículas de ouro papel paper sangue saúde |
topic |
µPAD µPAD análise de imagem anemia anemia blood ferritin ferritina gold nanoparticles health hemoglobin hemoglobina image analysis microfluidic microfluídica nanopartículas de ouro papel paper sangue saúde |
description |
Este trabalho foi desenvolvido com objetivo de monitorar a prevalência de anemia na população, baseado nos dispositivos analíticos microfluídicos de papel (µPAD), oferecendo uma ferramenta de diagnóstico rápida e barata, inestimável para tomadas de decisão. Seu funcionamento consiste na aplicação de uma gota de sangue em um pedaço de papel filtro, onde uma fotografia é retirada com smartphone e a imagem tratada com software fornece resultados de hemoglobina, hematócrito e ferritina. Para minimizar erros provenientes da etapa de aquisição de imagem, propusemos a construção de um suporte em acrílico para o smartphone, reduzindo assim o desvio padrão dos resultados, protegendo o operador de possível contaminação do material coletado. A impressão de região colorida no interior do suporte de acrílico apresentou uma alternativa atraente para a calibração das cores decorrente da câmera de diferentes smartphones. Os resultados de hematócrito e hemoglobina apresentaram correlação de 56,85 % e 55,48 % respectivamente, com 207 voluntários do gênero masculino e feminino, compreendendo idades entre 17 e 62 anos, utilizando variáveis de área da imagem, intensidade de cor e gênero. Os dados analisados apresentaram-se em consonância aos obtidos pelo equipamento CompoLab TM do HemoBanco. O método proposto para obtenção de plasma no interior do µPAD de maneira passiva para quantificação de ferritina, apresentou reprodutibilidade e ausência de hemólise, com plasma límpido. Este método para obtenção de plasma em µPAD poderá ser empregado para quantificação de outros analitos de interesse no sangue. A reação com AuNPs para quantificação de ferritina apresentou alteração visual de cor na faixa sérica humana entre 30 e 300 ng/mL, testado com padrão de ferritina em solução PBS. O método proposto para diagnosticar anemia com a quantificação de hemoglobina e hematócrito mostrou-se rápido, simples e exato. Espera-se que o contínuo desenvolvimento de µPADs de baixo custo na área da saúde, integrado aos sistemas e políticas de saúde do governo, auxilie no seu planejamento e que chegue àqueles que o necessitem, contribuindo com a saúde da população e seu desenvolvimento. |
publishDate |
2023 |
dc.date.none.fl_str_mv |
2023-09-29 |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
format |
doctoralThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-11122023-123416/ |
url |
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-11122023-123416/ |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.relation.none.fl_str_mv |
|
dc.rights.driver.fl_str_mv |
Liberar o conteúdo para acesso público. info:eu-repo/semantics/openAccess |
rights_invalid_str_mv |
Liberar o conteúdo para acesso público. |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.coverage.none.fl_str_mv |
|
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
publisher.none.fl_str_mv |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP instname:Universidade de São Paulo (USP) instacron:USP |
instname_str |
Universidade de São Paulo (USP) |
instacron_str |
USP |
institution |
USP |
reponame_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
collection |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
repository.name.fl_str_mv |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP) |
repository.mail.fl_str_mv |
virginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.br |
_version_ |
1809090635711381504 |