Enzyme-coupled polymersome microreactor for point-of-care blood urea sensing
Notice bibliographique
Résumé
Vesicular microreactors have gained broad interest in drug delivery, biodetoxification, and green chemistry. We have expanded their use to diagnostic applications by leveraging the selective permeability of the vesicular membrane. In the past, we developed a transmembrane pH-gradient polymeric microreactor to sense ammonia, a widely used biomarker in liver disease. After diffusing across the membrane, ammonia is protonated in the acidic lumen of the polymersome. The pH increase is detected by a pH-sensitive near-infrared fluorophore in the lumen. The high ammonia selectivity of this polymersome microreactor relies on the highly hydrophobic membrane of poly(styrene)-b-poly(ethylene glycol) polymersomes. In this study, we are combining ammonia-sensing polymersomes with a highly selective ammonia-generating enzyme, urease, to expand the analyte space and enable urea sensing in whole blood. Blood urea is a widely used biomarker in kidney disease, notably to determine the adequate duration of hemodialysis. In clinical routine, blood urea measurements are performed in centralized laboratories. A bedside test would enable real-time urea monitoring during hemodialysis with the potential to reduce the risk of over- and underdialysis. We first optimized the assay components and parameters (PS-b-PEG polymersomes, pH-sensitive dye, urease, incubation time and temperature) to optimize the sensor response and kinetics in phosphate buffer at pH 7.4. The urease-coupled polymersome assay was subsequently tested in urea-spiked fresh mouse blood. We observed a rapid and linear response at clinically relevant urea concentrations. Based on these results, the assay was tested in an IRB-approved study in healthy volunteers. In fresh capillary blood, the assay was able to discriminate three clinically relevant spiked urea concentrations in under one minute. Therefore, coupling the urease-catalyzed hydrolysis of urea with ammonia-sensing polymersomes yielded a blood urea assay with high selectivity and a rapid response at clinically relevant concentrations. These results highlight the potential of combining a highly selective ammonia-generating enzyme with ammonia-sensing polymersome microreactors for blood metabolite sensing at the point-of-care.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».