EPFL -forskare har utvecklat en mycket känslig och bärbar optisk biosensor som kan påskynda diagnosen dödliga tillstånd som sepsis. Det kan användas av ambulanser och sjukhus för att förbättra triageprocessen och rädda liv.

Sepsis tar ett liv var fjärde sekund. Det är den främsta dödsorsaken på sjukhus, och en av de tio främsta dödsorsakerna världen över. Sepsis är associerad med kroppens inflammatoriska svar på en bakteriell infektion och utvecklas extremt snabbt:varje timme som går innan den diagnostiseras och behandlas korrekt ökar dödligheten med nästan 8 procent. Tiden är kritisk med sepsis, men de tester som för närvarande används på sjukhus kan ta upp till 72 timmar för att ge en diagnos.

Många forskare arbetar med denna kritiska fråga, inklusive de på Abionic, en EPFL-spin-off. Forskare vid Laboratory of Bionanophotonic Systems (BIOS) vid EPFL:s tekniska högskola har just presenterat en ny teknik. De har utvecklat en optisk biosensor som sänker sepsis -diagnostiden från flera dagar till bara några minuter. Deras nya tillvägagångssätt bygger på den senaste utvecklingen inom nanoteknik och ljuseffekter i nanoskala för att skapa en mycket bärbar, lättanvänd enhet som snabbt kan upptäcka sepsisbiomarkörer i en patients blodomlopp. Och deras enhet tar bara några minuter att leverera ett resultat, som ett graviditetstest.

Eftersom biosensorn använder en unik plasmonisk teknik, det kan byggas från små, billiga komponenter, men det kan uppnå en noggrannhet i nivå med laboratoriemetoder av guldstandard. Enheten kan screena en stor panel av biomarkörer och anpassas för snabb diagnos av ett antal sjukdomar. Det installerades på Vall d'Hebron universitetssjukhus i Spanien och användes i blindtester för att undersöka patientprover från sjukhusets sepsisbank. Forskarnas teknik är patentsökt, och deras fynd publicerades nyligen i Små .

Fånga biomarkörer i nanohål

Enheten använder en optisk meta -yta - i detta fall ett tunt guldark som innehåller matriser på miljarder nanohål. Metaytan koncentrerar ljuset runt nanohålen för att möjliggöra exceptionellt exakt biomarkörsdetektering. Med denna typ av metasytor, forskarna kan upptäcka sepsisbiomarkörer i ett blodprov med inget annat än en enkel LED och en vanlig CMOS -kamera.

Forskarna börjar med att lägga till en lösning av speciella nanopartiklar till provet som är utformade för att fånga biomarkörerna. De distribuerar sedan denna blandning på metasytan. "Alla nanopartiklar som innehåller fångade biomarkörer fångas snabbt av antikroppar på nanohålen, säger Alexander Belushkin, huvudförfattaren till studien. När en LED lyser, dessa nanopartiklar hindrar delvis ljuset som passerar genom den perforerade metasytan. "Dessa nanoskala interaktioner avbildas av CMOS-kameran och räknas digitalt i realtid med hög precision, "säger Filiz Yesilkoy, studiens medförfattare. De genererade bilderna används för att snabbt avgöra om sjukdomsbiomarkörer finns i ett prov och, om så är fallet, i vilken koncentration. De använde den nya enheten för att mäta blodserumnivåerna hos två viktiga sepsis -relevanta biomarkörer, prokalcitonin och C-reaktivt protein. Läkare kan använda denna information för att påskynda tripp av sepsispatienter, i slutändan rädda liv.

"Vi tror att vår lågkostnad, kompakt biosensor skulle vara en värdefull utrustning i ambulanser och vissa sjukhusavdelningar, "säger Hatice Altug, chefen för BIOS. Forskare har redan möjliga tillämpningar i åtanke. "Det finns ett brådskande behov av sådana lovande biosensorer så att läkare kan diagnostisera sepsis exakt och snabbt, därigenom hålla patientdödligheten till ett minimum, säger Anna Fàbrega och Juan José González, ledande läkare vid Vall d'Hebron universitetssjukhus.