Om du har antibiotikaresistenta bakterier i blodet, du måste veta ganska snabbt vad som händer där inne. Tycka om, riktigt snabbt. Som mindre än 24 timmar snabbt. Eftersom dessa typer av bakterier (aka superbugs) är ett växande och dödligt hot.

"När du försöker diagnostisera sjukdomen, klockan tickar, sa Aaron Hawkins, professor i elektro- och datateknik. "Varje timme är sjukdomen obehandlad, överlevnad sjunker med cirka 7%. Du vill veta vad du kämpar mot omedelbart så att du kan tillämpa rätt behandlingar."

Tyvärr, nuvarande superbug-testmetoder tar 24 timmar – eller längre – vilket ofta är för sent för personen, och kan leda till oåterkalleliga skador. Fyra BYU-professorer inom fyra discipliner - molekylärbiologi, kemi, integrerad optik och kemisk bearbetning – är här för att hjälpa. De har skapat en metod för att extrahera superbugs från helblod, förbered dem för testning och ge sedan en diagnos på under en timme.

Den snabba diagnosmetoden kommer inte bara att rädda liv, men det kommer också att rädda läkare från att missbruka de sällsynta värdefulla antibiotika som fortfarande kan behandla de mest läkemedelsresistenta bakterierna.

"Det var alltid vårt mål, att göra det på en timme, "Sade Hawkins. "Det är ganska spännande att vi har kunnat kombinera alla våra ansträngningar och nå det riktmärket."

Hawkins, tillsammans med BYU-professorerna Adam Woolley, William Pitt och Richard Robison, och UC Santa Cruz professor Holger Schmidt, publicerade detaljerna om sin nya metod i tidskriften Lab on a Chip . Inte bara kan de leverera resultat under 1-timmes benchmark, de kan också testa för tre olika superbugs samtidigt i det fönstret.

Systemet tar ett prov av en patients blod och snurrar först ut miljarder blodkroppar för att isolera bakterierna. DNA extraheras sedan från dessa bakterier och, om de matchar kända sekvenser från antibiotikaresistenta stammar, DNA:t kommer att märkas med fluorescerande molekyler. Provtaget DNA trycks genom en vätskekanal på mikrochippet där det passerar genom en liten ljusridå. En fluorescerande signal som kommer från märkt DNA indikerar när läkemedelsresistenta bakterier är närvarande.

Teamets förmåga att snabbt upptäcka flera bakterier på samma chip samtidigt, känd som multiplexing, kom genom sin utveckling av ett antal tekniska innovationer. Genom att utveckla nya effektivitetsvinster för spinnteknik, teamet skapade ett snabbare sätt att göra separationen (separera bakterierna från blodet), byggde nya chips för att bearbeta proverna och konstruerade en optisk detektionsmetod som använder olika laserfärger för att identifiera olika bakterier.

Innovationerna kommer efter fem års arbete och akademiska publikationer finansierade av ett anslag på 5,4 miljoner dollar från National Institutes of Health.

Planen för att ta tekniken till marknaden är att installera den lilla, 1 centimeter kvadratiskt chip på en engångspatron som är liten, billig och kan användas i sjukhusmiljö. Forskargruppen arbetar nu med ett startup-företag i Bay Area för att få ut tekniken till vårdpersonal.