МедицинаbioRxivScience Morning3 мин чтенияpreprint

Портативное бумажное устройство на основе молекулярно-импринтированного полимера для детекции серотонина в образцах сыворотки, валидированное с помощью смартфона

Smartphone-Validated Portable Paper-Based Device Integrated with an Electropolymerized Molecularly Imprinted Polymer for Serotonin Detection in Serum Samples

Рубрика
Медицина
Источник
bioRxiv
DOI
10.64898/2026.06.30.735496
Дата
01.07.2026
Автор
Science Morning
Время чтения
3 мин

Это предварительная публикация, она не прошла научное рецензирование.

Медицина

Аннотация

Точная и децентрализованная количественная оценка серотонина, также известного как 5-гидрокситриптамин (5-HT), в биологических жидкостях имеет критическое значение для диагностики, прогноза и терапевтического мониторинга неврологических и психиатрических расстройств. Однако традиционные аналитические методы обычно зависят от централизованной лабораторной инфраструктуры, квалифицированного персонала и трудоемкой обработки образцов, что ограничивает их применение в условиях быстрой диагностики у пациентов и в пунктах ухода за здоровьем. В данной работе мы представляем портативную электрохимическую платформу на основе молекулярно-импринтированного полимера (MIP) для селективного и непосредственного детектирования серотонина с использованием экранно-печатных углеродных электродов (SPCEs). Биомиметический распознающий интерфейс был создан посредством прямой электрополимеризации полидопамина в присутствии серотонина в качестве шаблонной молекулы, после чего производилась экстракция шаблона для получения комплементарных распознающих полостей для селективного связывания. Параметры изготовления сенсора, включая концентрацию мономера, циклы электрополимеризации, стехиометрию шаблона к мономеру и pH электролита, были систематически оптимизированы для достижения улучшенной чувствительности, селективности и стабильности сигнала. В условиях оптимизации сенсор MIP/SPCE продемонстрировал широкую линейную зависимость от 10 пМ до 10 мкМ в буфере фосфата, с коэффициентом корреляции R2 = 0.974 и ультравысоким пределом обнаружения 0.16 пМ. Аналитическая применимость платформы была дополнительно подтверждена в поддельной искусственной сыворотке, где сенсор достиг предела обнаружения 0.12 пМ, удовлетворительных значений восстановления от 88.66% до 96.02%, и приемлемой точности с относительными стандартными отклонениями (RSD) [≤] 8.43% (n=3), подтверждая ее надежность в сложной биологической матрице. Разработанный сенсор продемонстрировал отличную селективность к серотонину по сравнению с физиологически значимыми интерферентами, сохраняя удержание сигнала в диапазоне от 99% до 101%. Кроме того, платформа показала высокую операционную повторяемость с RSD 0.45%, хорошую межэлектродную воспроизводимость с RSD 6.3%, и стабильность при длительном хранении, сохраняя от 90% до 110% своего начального ответа в течение 28 дней. Важно отметить, что кросс-платформенная валидация с использованием потенциостата, подключенного к смартфону, продемонстрировала сильное аналитическое согласие с лабораторной техникой, о чем свидетельствует R2 = 0.9967 и наклон 1.023. Эти результаты устанавливают предложенную платформу MIP/SPCE как простое, недорогое, портативное и совместимое со смартфоном электрохимическое устройство для полевого мониторинга серотонина в клинически значимых образцах.

Краткое резюме

Разработанное портативное устройство на основе молекулярно-импринтированного полимера позволяет быстро и точно определять уровень серотонина в биологических жидкостях, что может быть полезно для диагностики и мониторинга психических расстройств в условиях клиники.

Практический вывод

Этот сенсор предоставляет возможность быстрой и точной оценки серотонина на месте, что значительно расширяет возможности диагностики и мониторинга у пациентов.

Ограничения

Это предварительная публикация, она не прошла научное рецензирование. Исследование имеет ограничения, связанные с возможными помехами со стороны других биомолекул и необходимостью дальнейших испытаний в клинических условиях для подтверждения надежности в реальных медицинских сценариях.

Похожие исследования

Подборка учитывает рубрику, ключевые слова, аннотацию, резюме, практические выводы и источник.

Медицина
Медицина
67%

Эффективность обучения на основе симуляции в области знаний об оказании неотложной помощи среди интерпрофессиональных сотрудников, участвующих в практике гастроэнтероскопии.

Целью настоящего исследования было оценить эффективность обучения на основе симуляции в улучшении возможностей реагирования на неотложные ситуации во время эндоскопической практики. В обучении участвовали врачи, медсестры, лабораторные технологи и клинические инженеры, работающие в отделении эндоскопии. Программа обучения на основе симуляции использовала смоделированные сценарии и проводилась под руководством сертифицированной медсестры по неотложной помощи. Перед началом обучения, сразу после него и через месяц после завершения занятия были проведены тесты на знание. Результаты тестов сравнивались по временным промежуткам и между профессиональными группами. В исследовании приняли участие двадцать два человека (14 врачей, семь медсестер и один лабораторный технолог). Процент правильных ответов улучшился по всем пунктам сразу после обучения по сравнению с результатами до обучения: правильные сжатия груди (< 0,01), препараты для остановки сердца (< 0,01), препараты для лечения анафилаксии (= 0,13), показания к дефибрилляции (< 0,01), местоположение автоматического внешнего дефибриллятора (AED) (= 0,01) и номер телефона службы экстренной помощи (Code Blue) (< 0,01). Однако через месяц после тренировки большинство показателей вернулись к уровням до обучения, за исключением показаний к дефибрилляции и номера телефона службы экстренной помощи. В анализе подгрупп по профессиям, когда сравнивались процент правильных ответов сразу до и сразу после обучения, врачи продемонстрировали значительные улучшения в местоположении AED (= 0,03) и номере телефона Code Blue (< 0,01), тогда как медсестры показали значительное улучшение в использовании препаратов для остановки сердца (= 0,02). Обучение на основе симуляции эффективно для повышения знаний об оказании неотложной помощи в гастроэнтероскопии. Однако может потребоваться повторное или непрерывное обучение для поддержания этих результатов.

Медицина
Медицина
67%

Консенсус и климат обучения в временных и постоянных командах в процессе командного обучения.

В командном обучении студенты, как правило, размещаются в фиксированных командах, основываясь на идее, что стабильное членство в группе способствует сотрудничеству: по мере того как члены команды узнают друг друга, они делятся большей информацией, решают разногласия и чувствуют мотивацию вносить вклад. Однако данная логика не была протестирована в рандомизированном контролируемом исследовании. В данном исследовании сравнивается командное обучение во временных командах с постоянными командами по показателям индивидуальной и командной уверенности (iRAT, tRAT), достижению консенсуса команды, климату обучения и внутренней мотивации. В рандомизированном контролируемом испытании студенты первого курса медицинского факультета были распределены либо по постоянным TBL-командам, либо в команды, которые перераспределялись для каждой задачи. Голосование по тесту уверенности команды (tRAT), submitted индивидуально и конфиденциально, служило косвенным показателем консенсуса команды (согласованные и несогласованные голоса tRAT). Несогласованные tRAT (268, 11.8% всех голосов) подавались чаще в временных, чем в постоянных командах, как для правильных, так и для неправильных решений большинства. Самооценка климата обучения была более кооперативной в постоянных командах, чем в временных, в то время как внутренняя мотивация и результаты tRAT были схожими для обоих типов команд. Плохой климат обучения был связан с более высокой долей несогласованных tRAT. Работа в временных командах не приводит к ухудшению внутренней мотивации; это также ранее было показано для получения знаний. Однако плохой климат обучения вместе с меньшей частотой достижения консенсуса может указывать на то, что, по крайней мере, некоторые члены временных команд чувствуют себя недостаточно оценёнными в обсуждении и не принимают решение большинства. С помощью учебных стратегий, способствующих кооперативному климату обучения в временных командах, предварительные TBL-курсы могут служить ранним формирователем отношений командных компетенций, необходимых для последующего обучения на клиническом рабочем месте в временных командах.

Медицина
Медицина
67%

Оптимальное управление вредителями в Муринге: математическая модель с учетом интегрированного использования пестицидов.

В данном исследовании была разработана и проанализирована математическая модель для Муринги с целью управления природными вредителями плантации через интегрированное управление вредителями (ИУВ). Биоп pesticides являются дорогими, трудными в применении и требуют длительного процесса. Однако данный метод будет более эффективным и менее затратным, если в сельскохозяйственную систему будут добавлены химические пестициды наряду с биоп pesticides. Здесь мы рассматриваем использование интегрированного управления вредителями (ИУВ) в сочетании с химическими и биологическими пестицидами. Мы определяем, какой параметр может привести к смене стабильности. Используя теорию оптимального управления, был установлен идеальный профиль концентрации для обоих типов пестицидов, чтобы уменьшить побочные эффекты и максимизировать экономику процесса. Численные симуляции подтверждают основные результаты.

Медицина
Медицина
67%

Международный травматический опросник с 'клиническими проверками' (ITQ-CC): измерение ПТСР и сложного ПТСР в популяционно-основанном исследовании в Польше.

Международный травматический опросник (ITQ) — это широко используемый инструмент для измерения посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) и сложного ПТСР (СПТСР) согласно 11-й редакции Международной статистической классификации болезней (ICD-11), который позволяет оценивать распространенность этих расстройств как в генеральной популяции, так и в клинических выборках. В связи с опасениями, связанными с использованием самоотчетных мер, авторы оригинальной версии ввели концепцию 'клинических проверок', которые добавлены в новой версии для обеспечения отражения первоначальных ответов клинического смысла элементов шкалы. Поскольку эта концепция новая и требует тестирования в различных культурных условиях, целью данного исследования было измерить и сравнить распространенность вероятного ПТСР и СПТСР в репрезентативной выборке поляков с использованием новой версии ITQ (ITQ-CC) и оригинальной версии. Мы собрали данные от репрезентативной выборки взрослых из Польши (n=1,816) через интернет-панель. Сравнение результатов, полученных с использованием ITQ и ITQ-CC, показало, что количество индивидуальных симптому снизилось на 18,9% — 41,6%. Оценки распространенности расстройства без клинических проверок составили 5,3% для ПТСР и 6,1% для СПТСР. Эти оценки снизились до 2,4% для ПТСР и до 3,5% для СПТСР при использовании клинических проверок; таким образом, относительное снижение составило 55,7% для ПТСР и 48,7% для СПТСР, что в результате дало общий относительный уровень снижения 48,8%. Результаты исследования указывают на значительное влияние клинических проверок на скрининг посттравматических симптомов. Это привело к значительному снижению оценок распространенности ПТСР и СПТСР.

Медицина
Медицина
67%

MARVEL: Обучение экспертов на основе маржинальной устойчивости для обнаружения выбросов с длинным хвостом

Для клинического применения крайне важно, чтобы автоматизированные диагностические системы оставались надежными при столкновении с ранее не виденными случаями. Однако глубокие модели регулярно неверно классифицируют данные вне распределения (OOD) с высокой уверенностью, подчеркивая необходимость более надежных методов детекции OOD. Хотя значительные усилия были направлены на улучшение устойчивости моделей, большинство существующих исследований предполагает сбалансированные наборы данных, оценивает детекцию OOD на грубых или неклинических источниках OOD или недостаточно всесторонне анализирует различные сценарии OOD. Чтобы восполнить эти пробелы, мы предлагаем новую методологию, обученную на разнообразных и несбалансированных медицинских наборах данных и оцененную на клинически репрезентативном спектре OOD. Наша структура включает три ключевых компонента: (1) нелинейный классификатор von Mises-Fisher (NvMF), способный изучать нелинейные границы решений, с теоретическим доказательством его асимптотической связи с косинусными классификаторами; (2) многопрофильная структура, в которой классификаторы NvMF, учитывающие границу, специализируются на разных областях распределения меток для лучшей обработки несбалансированности; и (3) эксперт по выбросам, специально обученный для различения инлайеров и аутлайеров, тем самым укрепляя детекцию OOD. Оценка на наборах данных RFMiD, ISIC2019 и NCTCRC демонстрирует постоянные улучшения по сравнению с передовыми методами, достигая средних уменьшений FPR95 на 8,45%, 13,02% и 36,90% соответственно. Эти достижения дополнительно поддерживаются всесторонними абляциями, которые подтвердили вклад каждого компонента. Это позволяет надежно идентифицировать незнакомые случаи для передачи клиницистам, поддерживая более безопасную диагностику с использованием искусственного интеллекта в реальных рабочих процессах. Наш код доступен по адресу https://github.com/redboxup/MARVEL.

Медицина
Медицина
67%

Сравнение языковых моделей на основе рубрик в задачах клинического мышления, созданных экспертами

Медицинские тесты с выбором ответов становятся все более переполненными, и недавние оценки на основе рубрик, такие как HealthBench, показали, что открытая клиническая оценка далека от решения: максимальный балл в ее "Сложной" подгруппе составляет всего 32%. Мы представляем небольшой, специально сложный набор оценочных данных из пяти клинических сценариев, составленных врачами, охватывающих четыре специальности (анестезиология, внутренние/семейная медицина, неотложная медицина и акушерство), каждый из которых сопровождается атомарной, взвешенной, MECE рубрикой (от 25 до 62 критериев на задачу, всего 184 критерия), составленной на основании золотого ответа, подготовленного врачом. Мы оценили три передовые модели: GPT 5.4, Claude Opus 4.7 и Gemini 3.1 Pro. Средние показатели прохождения рубрики составили 0.47 (Claude), 0.39 (GPT) и 0.37 (Gemini). Центральный вывод заключается в инверсии клинического приоритета: наиболее важные (вес-5, критически важные) критерии были выполнены всего на 32.4-41.7%, в то время как менее значимые критерии с весом-1 прошли с результатом 80-90%. 56 из 108 критически важных (вес-5) критериев (52%) не были выполнены ни одной моделью. Три авторегистраторы LLM воспроизвели метки экспертов (выполнено/не выполнено) в 92.8-94.7% из 552 оцененных критериев. Мы рассматриваем это как вклад в методы и предварительные результаты: пять задач демонстрируют масштабируемый, обоснованный процесс, готовый к развитию в крупномасштабный эталон.