Ежегодно миллионы людей становятся донорами крови, помогая спасти множество жизней. После сдачи крови плазма и лейкоциты отделяются от эритроцитов — именно эритроциты чаще всего используются для переливаний. В большинстве стран эритроциты хранятся в холодильнике в виде жидкого раствора до 42 дней.

Как стареет донорская кровь

Со временем эритроциты подвергаются структурным изменениям: их мембраны становятся менее прочными, а вредные побочные продукты обмена веществ накапливаются. Это приводит к тому, что раствор эритроцитов постепенно теряет пригодность для переливания, и по истечении шести недель его использовать уже нельзя.

Однако даже при одинаковых условиях хранения и одинаковом сроке не вся донорская кровь стареет с одинаковой скоростью. Качество эритроцитов и темпы их ухудшения могут значительно различаться в зависимости от обмена веществ, образа жизни, веса, пола и возраста донора. Эти различия часто остаются незамеченными в больницах и центрах крови, поскольку отсутствуют быстрые и доступные методы оценки качества крови непосредственно перед переливанием.

Новое устройство для оценки качества крови

Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере и Университета Колорадо Аншутц разработали компактное, недорогое и простое в использовании устройство, способное решить эту проблему.

«Наша цель — создать чип размером с монету, который можно подключить к мобильному телефону», — объясняет Сяоюнь Дин, доцент кафедры машиностроения в Боулдере. — «Он сможет использовать камеру телефона и специальное приложение для получения результатов всего за две минуты».

Принцип работы чипа

Чип генерирует акустические волны, которые воздействуют только на верхний слой, где расположены электроды. На поверхность чипа помещается крошечная капля крови. Когда через чип проходит электрический ток, акустические волны заставляют эритроциты вибрировать и нагреваться до тех пор, пока они не разрушатся. Это своего рода мини-стресс-тест для клеток крови: чем быстрее они разрушаются, тем ниже качество крови.

Результаты экспериментов

В ходе экспериментов образцы крови от нескольких здоровых доноров тестировали каждую неделю в течение 42 дней. Результаты показали, что по мере старения крови эритроциты некоторых доноров разрушались при более низких температурах и раньше, чем у других, что приводило к заметному снижению качества еще до официального срока годности.

Создание вибраций на таком маленьком чипе оказалось непростой задачей, поэтому исследователи проверили, сможет ли только тепло справиться с этой функцией. Они тщательно контролировали температуру во время тестирования, чтобы результаты можно было корректно сравнивать между донорами и с течением времени. Однако без акустических вибраций выявить индивидуальные различия в эритроцитах оказалось невозможно.

Перспективы применения технологии

Эта технология демонстрирует, что как срок хранения, так и биологические различия между донорами влияют на качество эритроцитов. Выявляя образцы крови более низкого качества, больницы смогут использовать их в первую очередь, обеспечивая более эффективное лечение пациентов. Устройство также позволяет прогнозировать, насколько хорошо перелитая кровь будет выполнять свои функции.

Хотя до широкого внедрения этого метода в медицинских учреждениях еще предстоит пройти значительный путь, в будущем исследователи надеются использовать аналогичный подход для измерения различных факторов, влияющих на клетки крови или уровень белков в крови.

Статья об этом исследовании опубликована в последнем выпуске журнала Lab on a Chip.