Bærbar enhed hjælper læger med at diagnosticere sepsis hurtigere

EPFL-forskere har udviklet en meget følsom og bærbar optisk biosensor, der kan fremskynde diagnosen af ​​dødelige tilstande som sepsis. Det kunne bruges af ambulancer og hospitaler til at forbedre triage-processen og redde liv.

Sepsis kræver et liv hvert fjerde sekund. Det er den primære dødsårsag på hospitaler, og en af ​​de ti største dødsårsager på verdensplan. Sepsis er forbundet med kroppens inflammatoriske reaktion på en bakteriel infektion og udvikler sig ekstremt hurtigt:hver time, der går, før den er korrekt diagnosticeret og behandlet, øger dødeligheden med næsten 8 procent. Tiden er kritisk med sepsis, men de test, der i øjeblikket bruges på hospitaler, kan tage op til 72 timer at stille en diagnose.

Mange videnskabsmænd arbejder på dette kritiske spørgsmål, inklusive dem hos Abionic, en EPFL-spin-off. Forskere ved Laboratory of Bionanophotonic Systems (BIOS) på EPFL's School of Engineering har netop afsløret en ny teknologi. De har udviklet en optisk biosensor, der skærer sepsisdiagnosetiden ned fra flere dage til blot et par minutter. Deres nye tilgang trækker på den seneste udvikling inden for nanoteknologi og på lyseffekter i nanoskala for at skabe en yderst bærbar, en letanvendelig enhed, der hurtigt kan detektere sepsis-biomarkører i en patients blodbane. Og deres enhed tager kun et par minutter at levere et resultat, som en graviditetstest.

Fordi biosensoren bruger en unik plasmonikteknologi, den kan bygges fra små, billige komponenter, men det kan opnå en nøjagtighed på niveau med guldstandard laboratoriemetoder. Enheden kan screene et stort panel af biomarkører og tilpasses til hurtig diagnosticering af en række sygdomme. Den blev installeret på Vall d'Hebron Universitetshospital i Spanien og brugt i blindtest til at undersøge patientprøver fra hospitalets sepsisbank. Forskernes teknologi er patentanmeldt, og deres resultater blev for nylig offentliggjort i Lille .

Indfangning af biomarkører i nanohuller

Enheden anvender en optisk metaoverflade - i dette tilfælde et tyndt guldark, der indeholder arrays af milliarder af nanohuller. Metaoverfladen koncentrerer lyset omkring nanohullerne for at muliggøre exceptionelt præcis biomarkørdetektion. Med denne type metasurface, forskerne kan påvise sepsis-biomarkører i en blodprøve med intet andet end en simpel LED og et standard CMOS-kamera.

Forskerne begynder med at tilføje en opløsning af specielle nanopartikler til prøven, der er designet til at fange biomarkørerne. De fordeler derefter denne blanding på metasoverfladen. "Alle nanopartikler, der indeholder fangede biomarkører, fanges hurtigt af antistoffer på nanohullerne, " siger Alexander Belushkin, hovedforfatteren af ​​undersøgelsen. Når en LED anvendes, disse nanopartikler blokerer delvist lyset, der passerer gennem den perforerede metasflade. "Disse interaktioner i nanoskala afbildes af CMOS-kameraet og tælles digitalt i realtid med høj præcision, " siger Filiz Yesilkoy, undersøgelsens medforfatter. De genererede billeder bruges til hurtigt at bestemme, om sygdomsbiomarkører er til stede i en prøve og, hvis så, i hvilken koncentration. De brugte den nye enhed til at måle blodserumniveauerne af to vigtige sepsis-relevante biomarkører, procalcitonin og C-reaktivt protein. Læger kan bruge denne information til at fremskynde triage af sepsispatienter, i sidste ende redde liv.

"Vi tror på vores lave omkostninger, kompakt biosensor ville være et værdifuldt stykke udstyr i ambulancer og visse hospitalsafdelinger, " siger Hatice Altug, lederen af ​​BIOS. Forskere har allerede mulige anvendelser i tankerne. "Der er et presserende behov for sådanne lovende biosensorer, så læger kan diagnosticere sepsis præcist og hurtigt, hvorved patientdødeligheden holdes på et minimum, siger Anna Fàbrega og Juan José González, ledende læger på Vall d'Hebron Universitetshospital.