Biologiska ingenjörer vid University of Bath har utvecklat ett test som kan hjälpa läkare att snabbt diagnostisera urinvägsinfektioner (UVI), med en vanlig smartphonekamera.

I princip liknar ett graviditetstest, processen kan identifiera förekomsten av skadliga E. coli-bakterier i ett urinprov på bara 25 minuter. Förutom att vara mycket snabbare än befintliga tester, det skulle kunna göra exakt UTI-testning mer allmänt tillgänglig i utvecklingsländer och avlägsna regioner tack vare dess potential att göras portabel, och mycket billigare än befintliga labbbaserade tester.

E. coli finns i 80 procent av bakteriella urinvägsinfektioner, så om det upptäcks säger det till läkare att en antibiotikabehandling behövs.

Förutom en smartphonekamera, testet, som kan anpassas för att upptäcka en mängd olika bakterieinfektioner, drar fördel av allmänt tillgängliga reagenser och nya mikrokonstruerade material. Forskare säger att testets enkelhet, som nu har passerat proof-of-concept-stadiet, skulle kunna leverera ett nytt sätt att snabbt identifiera behandlingar för patienter i fattigare eller avlägsna regioner.

Beskrivs i journalen Biosensorer och bioelektronik , testet använder antikroppar för att fånga bakterieceller i mycket tunna kapillärer i en plastremsa, detektera och identifiera cellerna optiskt snarare än genom de mikrobiologiska metoder som för närvarande används.

Dr Nuno Reis, från Baths institution för kemiteknik, ledde utvecklingen av testet. Han säger:"Testet är litet och bärbart - så det har stor potential för användning i primärvårdsmiljöer och i utvecklingsländer.

"För närvarande, bakteriella infektioner i urinvägsinfektioner bekräftas genom mikrobiologisk testning av ett urinprov. Det är korrekt, men tidskrävande, tar flera dagar. Vi hoppas att ge läkare möjligheten att snabbt reglera eller utesluta vissa tillstånd kommer att göra det möjligt för dem att behandla patienter snabbare och hjälpa dem att fatta bättre beslut om förskrivning av antibiotika."

Bristen på snabb diagnostik för UVI har i många fall lett till ett samlat recept på potentiellt onödiga antibiotika, vilket ökar risken för att bakterier blir resistenta mot behandling – accepterat som ett av de största hoten mot global hälsa och utveckling.

Hur testet fungerar

Testet utförs genom att ett urinprov passerar över en räfflade mikrokapillärremsa av plast, innehållande en immobiliserande antikropp som kan känna igen E. coli-bakterieceller. Om E. coli finns i provet, antikroppar i reagenserna kommer att binda med det, hindrar den från att passera genom sektionen av plastremsan. Till sist, ett enzym tillsätts som orsakar en färgförändring som kan fångas upp av en smartphonekamera.

Systemet mäter även koncentrationen av E. coli i provet genom att analysera en bild tagen med kameran. Proceduren är enkel och kan manövreras manuellt eller helt automatiserad utan behov av strömförsörjning.

Syftar till att övervinna tillsynsmyndigheternas oro för smartphoneanvändning

Hittills, organ som United States Food &Drug Administration (FDA) har inte gett godkännande till tekniker som använder smartphones – med hänvisning till potentialen för både icke-labbförhållanden och mjukvaruuppdateringar av telefonen för att göra tester ovetenskapliga. Men Dr Reis hoppas att sättet som testet använder en variabel skala för att digitalt jämföra pixlarna i en bild kommer att övertyga regulatorer att tillåta behandlingen att gå mot en slutlig produktion.

Dr Reis tillägger att rikare länder också kan dra nytta av att anta metoden, eftersom det skulle kunna göra tester inom primärvårdsinrättningar som läkarmottagningar mer lönsamma, minska behovet av att skicka prover till centrala labb för testning.

Han säger:"Storbritannien och rika länder har sett ett stort skifte till decentraliserad diagnostik för att minska belastningen på nationella eller regionala laboratorier och förse läkare med viktiga verktyg för att ställa välgrundade diagnoser.

"Att driva mer av detta kommer att ge bättre resultat för patienterna när det gäller att påskynda processen, men kommer också att sänka kostnaderna för vårdgivare. Vi pratar inte om att ersätta centraliserade diagnostiska tjänster utan att tillhandahålla den första kontaktpunkten med prisvärda och snabba verktyg för att stödja förskrivning av antibiotika och undvika överanvändning av dem."

Nästa steg i processen är kliniska prövningar, vilket kommer att kräva samarbete med kliniska och kommersiella partners. Utöver detta, teamet kommer inom kort att börja arbeta med att förfina testet för att möjliggöra upptäckt av andra bakterier och deras koncentrationer, vilket kommer att hjälpa till att ordinera korrekta doser och undvika överanvändning av antibiotika.

Dr Reis avslutar:"Smarttelefonen löser ett av de största problemen med decentralisering av diagnostik eftersom deras kapacitet faktiskt är mycket sofistikerad under vissa förhållanden. De erbjuder samma funktionalitet som sofistikerade skannrar som hittills bara har varit tillgängliga i labb."