Met als doel het sterftecijfer als gevolg van sepsis met meer dan 70% te verlagen, heeft een team van Europese wetenschappers een microarray detector ontwikkeld die gebruik maakt van een minuscuul bloedmonster om in minder dan 30 minuten resultaten te produceren. De huidige technieken voor het opsporen van sepsis kunnen uren of zelfs dagen duren om de resultaten en de diagnose te produceren.

Geprogrammeerd om eiwitten en E. coli te detecteren, een van de dodelijke bacteriën die het menselijk lichaam in septische shock kunnen brengen, gebruikt de detector vervolgens licht om te zoeken naar specifieke biomarkers (de veelzeggende tekenen of een indicator van een ziekte) die zo klein zijn als enkele nanometers in grootte.

De snelle microarraydetector kijkt naar een klein bloedmonster dat uit een duim of wijsvinger is genomen. Het bloedmonster van de patiënt wordt vervolgens gescheiden in een centrifuge, zodat een clinicus het plasma kan onderzoeken, het deel van het bloedmonster waar alle eiwitten zich bevinden.

“De optische uitlezing van het monster kan in één minuut worden voltooid, waardoor we van begin tot eind in 30 minuten resultaten kunnen leveren,” zegt projectcoördinator Roland Terborg. “Dit is veel sneller dan de methoden die momenteel in gebruik zijn. Met een aandoening als sepsis waarbij tijd van cruciaal belang is, lijkt dit apparaat duizenden sterfgevallen per jaar te voorkomen die gemakkelijk hadden kunnen worden vermeden.”

Ontwikkeld door het project “Schaalbaar point-of-care en labelvrij microarrayplatform voor snelle detectie van sepsis” (RAIS), werd het project gecoördineerd door The Institute of Photonic Sciences (ICFO; Barcelona, Spanje) en is het een succesverhaal voor de Photonics Public Private Partnership.

Gerelateerd: Microscoop detecteert een miljoen-plus biomarkers voor sepsis in 30 minuten

De sepsis-detector maakt gebruik van fotonica om een duidelijke en nauwkeurige diagnose te stellen. Het plasmamonster stroomt over een microarray, een verzameling minuscule vlekjes met specifieke antilichamen op een goudglaasje met nanostructuur. Vervolgens worden twee lichtbundels door de volledige microarray geschenen, waarbij de ene door het monster gaat, terwijl de andere door het doorzichtige deel van het glaasje gaat, dat als referentie fungeert. De lichtbundels die door de biomarker en de heldere gebieden op het glaasje gaan, worden vervolgens gecontroleerd op eventuele veranderingen in intensiteit.

“Afhankelijk van de hoeveelheid en het type biomarker dat aan elk antilichaam is gekoppeld, verkrijgen we een uniek beeld: een signatuurpatroon zo je wilt,” legt Terborg uit. “De beeldpatronen vertellen ons wat er aanwezig is in het plasmamonster, dat we vervolgens registreren met een CMOS-sensor – dezelfde technologie die wordt gebruikt in een digitale camera die licht omzet in elektronen.”

De snelle detectie van sepsis zou het gezondheidszorgsysteem enkele tientallen miljarden euro’s per jaar kunnen besparen door de vermindering van ziekenhuisverblijven, en de vermindering van onnodig medicijngebruik en de bijbehorende verzekeringskosten. Het apparaat zou ook kunnen worden uitgebreid om uit te voeren op andere soorten screening van ziekten of meerdere gelijktijdige diagnoses, met name die waarvoor een snelle detectie van grote aantallen biochemische targets (meer dan 1 miljoen) op een enkele microarray nodig is.

Preklinische proeven zijn al begonnen in het universitaire ziekenhuis Vall d’Hebron (ook in Barcelona), waar het apparaat sinds 2018 in gebruik is. De klinische proeven zullen naar verwachting eind 2019 plaatsvinden.

Voor meer informatie kunt u terecht op photonics21.org.