Ett team med åtta EPFL -studenter har tagit fram en bärbar biosensor som kan mäta mängden vankomycin i en patients blodflöde, gör det möjligt för läkare att bättre kontrollera dosen och minska skadliga biverkningar. Deras teknik - utvecklad för den kommande SensUs internationella tävlingen - kan så småningom också användas för andra antibiotika.

På EPFL:s Discovery Learning Labs (DLL)-utbildningsanläggningar som är utformade för att främja tvärvetenskaplig forskning-är en banbrytande ny enhet på gång. Åtta masterstudenter i mikroingenjör, bioingenjör och biovetenskap har gått ihop (SenSwiss) för att utveckla en bärbar biosensor som deras inträde i SensUs -tävlingen, som hålls vid Eindhoven tekniska universitet i Nederländerna den 7–8 september 2018. Deras enhet kan ge exakta mätningar av mängden vankomycin, ett antibiotikum som används som en sista utväg, i en patients blodplasma. Denna information hjälper läkare att leverera exakt den mängd läkemedel som behövs och därför minska förekomsten av skadliga biverkningar. Till exempel, vancomycin är känt för att orsaka skador på njurarna och hörseln.

"Vi började arbeta med biosensorn i höstas tillsammans med våra kurser, och den här sommaren har jobbat med det på heltid. Att kunna använda DLL har gjort vår forskning mycket enklare, eftersom de har all utrustning vi behöver, "säger Alix Faillétaz, en masterstudent i bioteknik. Detta är andra året i rad som EPFL deltar i SensUs, där dess team kommer att möta studenter från 12 andra universitet från hela världen. "Tävlingen lanserades för tre år sedan. Det är verkligen krävande och är en stor utmaning för studenterna. De måste övervinna en rad problem och lära sig att arbeta tillsammans, lita på varandra och delegera uppgifter utifrån varje individs specifika färdigheter, "säger professor Philippe Renaud, som tränar laget.

Polarisationsbaserade mätningar

SensUs syftar till att uppmuntra utvecklingen av biosensorer, riktar sig till en annan applikation varje år - även om målet alltid handlar om att mäta en biomarkör som påverkar folkhälsan. Målet väljs av en expertpanel som inkluderar professor Renaud. Befintliga tester för att mäta vankomycin kräver mycket tid, en avsevärd mängd blod och en speciell maskin som kostar tiotusentals schweiziska franc. Men EPFL -teamets bärbara biosensor kan mäta på mindre än fem minuter med bara några droppar blod, och kostar under 5, 000 franc. Deras anordning lyser polariserat ljus på ett prov som innehåller en homogen blandning av patientens blodplasma och en syntetiserad peptidlösning (en aminosyrasekvens).

Hur fungerar det? "Vi skapade först en peptid som specifikt binder till vankomycin, och sedan tillsatte vi en fluorescerande förening, "säger Faillétaz." Eftersom vankomycinet binder till den fluorescerande peptiden, peptidens rörelse saktar ner och ljuset som den avger blir mer och mer polariserat. Genom att mäta graden av ljuspolarisering, vi kan beräkna vankomycinkoncentrationen i en patients blod. "Enligt professor Renaud, denna metod finns redan men har aldrig använts för att göra en bärbar biosensor.

Vid tävlingen, EPFL -teamet måste inte bara bevisa sin biosensors effektivitet genom att analysera olika prover, men också visa dess fördelar för vårdindustrin och dess marknadspotential. "Genom att ändra syntesföreningen, vår biosensor kan användas för att upptäcka andra antibiotika och biomarkörer, "säger David Vilela, en masterstudent i biovetenskap.