S cílem snížit úmrtnost na sepsi o více než 70 % vyvinul tým evropských vědců mikročipový detektor, který využívá malý vzorek krve k získání výsledků za méně než 30 minut. Současné techniky detekce sepse mohou k získání výsledků a stanovení diagnózy potřebovat hodiny nebo dokonce dny.

Detektor naprogramovaný k detekci proteinů a E. coli, jedné ze smrtících bakterií, které mohou v lidském těle způsobit septický šok, pak pomocí světla hledá specifické biomarkery (varovné příznaky nebo indikátor nemoci), které mají velikost jen několika nanometrů.

Rychlý mikroarray detektor zkoumá malý vzorek krve odebraný z palce nebo ukazováčku. Vzorek krve pacienta se poté oddělí v centrifuze, aby lékař mohl prozkoumat plazmu, tedy část vzorku krve, kde jsou obsaženy všechny proteiny.

„Optické odečtení vzorku může být dokončeno během jedné minuty, což nám umožňuje poskytnout výsledky za 30 minut od začátku do konce,“ říká koordinátor projektu Roland Terborg. „To je mnohem rychlejší než v současnosti používané metody. U onemocnění, jako je sepse, kde je čas rozhodující, toto zařízení zřejmě zabrání tisícům úmrtí ročně, kterým by se dalo snadno předejít.“

Projekt vyvinutý v rámci projektu „Scalable point-of-care and label-free microarray platform for rapid detection of Sepsis“ (RAIS), který koordinoval The Institute of Photonic Sciences (ICFO; Barcelona, Španělsko), je úspěšným příkladem partnerství veřejného a soukromého sektoru v oblasti fotoniky.

Související:

Mikroskop detekuje více než milion biomarkerů sepse za 30 minut

Detektor sepse využívá fotoniku k jasnému a přesnému stanovení diagnózy. Vzorek plazmy protéká přes mikroarray, což je soubor malých skvrn obsahujících specifické protilátky na nanostrukturovaném zlatém sklíčku. Dva světelné paprsky pak prosvítí celou mikroarray, přičemž jeden z nich prochází vzorkem, zatímco druhý prochází průhlednou částí sklíčka a slouží jako referenční. Paprsky procházející biomarkerem a průhlednými oblastmi na sklíčku se pak kontrolují, zda nedochází ke změnám intenzity.

„V závislosti na množství a typu biomarkeru připojeného ke každé protilátce získáme jedinečný obraz: chcete-li signaturní vzor,“ vysvětluje Terborg. „Obrazové vzory nám říkají, co je přítomno ve vzorku plazmy, který pak zaznamenáme pomocí snímače CMOS – stejné technologie, jaká se používá v digitálním fotoaparátu, který převádí světlo na elektrony.“

Rychlé odhalení sepse by mohlo zdravotnickému systému ušetřit několik desítek miliard eur ročně díky snížení počtu hospitalizací a omezení zbytečného užívání léků a souvisejících nákladů na pojištění. Zařízení by mohlo být rozšířeno i na provádění dalších typů screeningu onemocnění nebo více současných diagnóz, zejména těch, které vyžadují rychlou detekci velkého počtu biochemických cílů (více než 1 milion) na jediné mikroarray.

Předklinické zkoušky již byly zahájeny v univerzitní nemocnici Vall d’Hebron (rovněž v Barceloně), kde je zařízení v provozu od roku 2018. Klinické zkoušky by měly proběhnout na konci roku 2019.

Další informace naleznete na stránkách photonics21.org.

.