Forskare använder laserljusteknik för att utveckla handhållna biosensorer med potential att leverera snabba, blodprovsresultat i realtid för patienter inklusive de som lider av covid-19 med sekundära infektioner som lunginflammation.

Tekniken använder laserinterferometri - där två ljusstrålar smälter samman för att skapa ett interferensmönster - för att detektera proteiner som procalcitonin, vars nivå ökar i blodet när en patient har en bakteriell infektion.

Forskarna, från University of York, har visat att tekniken är livskraftig och undersöker nu vägar för att skala upp den. De räknar med att påbörja de första patientprövningarna inom de kommande 24 månaderna.

Enkelhet och låg kostnad

Studiens huvudförfattare, Isabel Barth, från Institutionen för fysik vid University of York sa:"Stora framsteg har redan uppnåtts med biosensorer baserade på nanoteknik, ändå får väldigt få sensorer hög prestanda samtidigt som de garanterar enkelhet och låg kostnad. För att åstadkomma denna värdefulla kombination, Vi utvecklade en mycket känslig sensor baserad på störningar av ljus och eliminerade bullerkällor utan att öka komplexiteten. "

Seniorförfattare till studien, Professor Thomas Krauss, från Institutionen för fysik vid University of York, tillade:"Laserinterferometri är ett av de mest känsliga sätten att mäta inom fysik och vår studie banar väg för att denna teknik kan införlivas i en handhållen biosensor.

"Vårt arbete med att utveckla den här enheten har potential att rädda liv genom att avsevärt påskynda diagnostikprocessen. För närvarande, COVID -patienter och patienter med andra virusinfektioner som misstänker sekundära infektioner måste vänta på att blodprov ska skickas iväg till ett laboratorium för analys. Tekniken kan minska både tidsförseningar och kostnader, samtidigt som tester av samma eller ännu bättre kvalitet.

"Tekniken har också potential att upptäcka flera sjukdomsbiomarkörer såväl som antikroppar i ett litet blodprov, vilket avsevärt skulle förbättra tillförlitligheten för alla diagnoser."

Antimikrobiell resistens

Vid utvecklingen av sensorn, forskarna strävar efter att tillhandahålla ett verktyg som kan hjälpa allmänläkare i deras beslutsfattande. Till exempel, hos de flesta patienter som uppvisar symtom på infektioner, det är svårt för läkare att avgöra om deras symtom orsakas av en virus- eller bakterieinfektion – kunskap som är avgörande för att minska onödig förskrivning av antibiotika och spridningen av antimikrobiell resistens.

Isabel Barth tillade:"Den höga känsligheten hos vår sensor kan i framtiden också möjliggöra en mycket exakt och snabb diagnos utanför en allmänläkare - till exempel på ett apotek.

"Dessa spännande resultat hade inte varit möjliga utan bidragen från vårt tvärvetenskapliga team av elektronikingenjörer, Kemister och biologer och starkt stöd och råd från kliniska medarbetare på York Hospital."