Instrumentation for Malaria Rapid Diagnostic Tests

Trabalho de Projeto do Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica apresentado à Faculdade de Ciências e TecnologiaA malária é uma doença infecciosa que incide essencialmente nos países subdesenvolvidos, tendo sido a causa de morte de 445 milhões de pessoas em 2016. A primeira abordagem consiste em verificar se existem parasitas nos eritrócitos, permitindo desta forma o seu diagnóstico inicial. Contudo, nem todos os testes são adequados ao diagnóstico, podendo levar a falsos positivos, o que acarreta custos e tratamentos desnecessários, bem como efeitos secundários. Por outro lado, diagnosticar um falso negativo leva ao aumento da taxa de mortabilidade e morbidade, bem como a futuras transmissões. Torna-se, portanto, crucial o desenvolvimento de um Teste de Diagnóstico Rápido (TDR) capaz de a detetar, num estado precoce, e com vista a minimizar os seus efeitos na população mundial, nomeadamente o impacto na sobrevivência. Como tal, procura-se desenvolver instrumentação médica eficaz para detetar o parasita Plasmodium falciparum no sangue infetado. Este projeto tem como foco o desenvolvimento de um sistema passível de ser produzido em massa, sensível e minimamente invasivo que permita a identificação da patologia através de uma pequena gota de sangue. É essencial o seu fácil uso e portabilidade para que possa ser utilizado em qualquer lugar do mundo. Os métodos utilizados para tal são a Espectroscopia de Impedância Elétrica (EIE) e a Análise de Transmissão Magneto-Ótica (ATMO). O protótipo destaca-se por ser de baixo custo e não precisar de um especialista para a realização de um teste. Tanto a EIE como a ATMO possibilitam a distinção dos componentes em estudo, através da impedância ou da luminosidade, respetivamente, tendo sempre em mente a influência do campo magnético.Os resultados obtidos são conclusivos, tendo sido clara a distinção entre uma amostra saudável e infetada, bem como de diferentes níveis de parasitemia.Malaria is an infectious disease that mainly affects the underdeveloped countries. It was the death cause of 445 million people in 2016. The first approach is to verify if there are any parasites within erythrocytes that allows the diagnosis. However, not all the tests are suitable for diagnosis and may lead to false positives. This is associated with unnecessary costs and treatments, as well as side effects. On the other hand, a false negative diagnosis leads to an increase of the mortality and morbidity, as well as future transmissions.The use of a more robust Rapid Diagnostic Test (RDT) is essential to detect this disease, in an early stage, and decrease the number of deaths. It is necessary to build up an efficient medical instrumentation able to detect the Plasmodium falciparum parasite in the blood.This project aims to achieve a massive, sensible and less-invasive system that is capable of detecting if the patient has the malaria disease with just a tiny drop of blood from the subject. Its easy-to-use and portability are imperative so that it can be used anywhere. The approach is done with Electrical Impedance Spectroscopy (EIS) and Magneto-Optic Transmission Analysis (ATMO) methods.This prototype stands out because of its low cost and by not needing an expert to perform the tests. Both EIS and ATMO enable to differentiate the necessary components with impedance and luminosity, always considering the prevalence of a magnetic field.The results are conclusive with a clear distinction between the healthy and the infected sample, as well as different levels of infection