Портативное устройство ускоряет диагностику сепсиса

Исследователи из EPFL разработали высокочувствительный портативный оптический биосенсор, способный ускорить диагностику смертельных состояний, таких как сепсис. Его можно использовать в машинах скорой помощи и больницах для улучшения сортировки пациентов и спасения жизней.

Сепсис уносит одну жизнь каждые четыре секунды. Это основная причина смерти в больницах и одна из десяти ведущих причин смерти в мире. Каждый час задержки с диагностикой и лечением увеличивает смертность почти на 8%. Существующие тесты в больницах могут занимать до 72 часов.

Учёные из Лаборатории бионанофотонных систем (BIOS) EPFL представили новую технологию. Их оптический биосенсор сокращает время диагностики сепсиса с нескольких дней до нескольких минут. Устройство использует последние достижения нанотехнологий и эффекты света в наномасштабе. Оно портативно, просто в использовании и быстро обнаруживает биомаркеры сепсиса в крови пациента, выдавая результат за несколько минут, как тест на беременность.

Благодаря уникальной плазмонной технологии, биосенсор состоит из небольших недорогих компонентов, но обеспечивает точность, сопоставимую с золотым стандартом лабораторных методов. Устройство может анализировать большой панель биомаркеров и быть адаптировано для быстрой диагностики ряда заболеваний. Оно было протестировано в Университетской больнице Валь-д'Эброн в Испании на образцах из банка сепсиса. Технология находится на стадии патентования, а результаты опубликованы в журнале Small.

Улавливание биомаркеров в наноотверстиях

Устройство использует оптическую метаповерхность — тонкий золотой лист с массивами миллиардов наноотверстий. Метаповерхность концентрирует свет вокруг отверстий, что позволяет исключительно точно обнаруживать биомаркеры. С её помощью исследователи могут детектировать биомаркеры сепсиса в образце крови, используя лишь простой светодиод (LED) и стандартную CMOS-камеру.

Процесс включает добавление в образец раствора специальных наночастиц, предназначенных для захвата биомаркеров. Затем эту смесь распределяют по метаповерхности. «Любые наночастицы, содержащие захваченные биомаркеры, быстро улавливаются антителами на наноотверстиях», — объясняет ведущий автор исследования Александр Белушкин. При освещении светодиодом эти наночастицы частично блокируют свет, проходящий через перфорированную метаповерхность. «Эти наномасштабные взаимодействия фиксируются CMOS-камерой и с высокой точностью подсчитываются в реальном времени в цифровом виде», — добавляет соавтор Филлиз Ешилкой. Полученные изображения используются для быстрого определения наличия и концентрации биомаркеров болезни в образце.

Устройство использовали для измерения уровня в сыворотке крови двух важных биомаркеров сепсиса: прокальцитонина и C-реактивного белка. Эта информация помогает врачам ускорить сортировку пациентов с сепсисом.

«Мы считаем, что наш недорогой компактный биосенсор станет ценным оборудованием в машинах скорой помощи и некоторых больничных отделениях», — говорит руководитель BIOS Хатыдже Алтуг. Врачи подтверждают необходимость: «Существует насущная потребность в таких перспективных биосенсорах, чтобы врачи могли точно и быстро диагностировать сепсис, сводя к минимуму смертность пациентов», — отмечают ведущие врачи больницы Валь-д'Эброн Анна Фабрега и Хуан Хосе Гонсалес.