Новый оптический сенсор позволит ускорить диагностику сепсиса

Новый оптический сенсор позволит ускорить диагностику сепсиса

27 Jan 2020
73
Прослушать

Ученые лаборатории бионанофотонных систем Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) разработали оптический биосенсор, который сокращает время диагностики сепсиса с нескольких дней до нескольких минут. Их подход основан на последних разработках в области нанотехнологий и световых эффектов на наноуровне для создания сверхпортативного, простого в использовании устройства, способного быстро обнаруживать биомаркеры сепсиса в кровотоке пациента. При этом устройству требуется всего несколько минут, чтобы получить результат, т.е. так же быстро, как при тесте на беременность.

Так как биосенсор использует плазмонную* технологию, он может быть построен из небольших, недорогих компонентов, и в то же время он может достичь точности наравне с лабораторными методами, отвечающими "золотому стандарту" измерений. Устройство может быть использовано для измерения большой панели биомаркеров и быть адаптировано для быстрой диагностики ряда заболеваний. Первый образец прибора уже успешно применялся в университетской больнице Vall d'Hebron University в Испании и использовался в слепых тестах для анализа данных пациентов из больничного банка образцов сепсиса. Технология исследователей находится на стадии патентования, и их результаты были недавно опубликованы в журнале Small.

В устройстве используется оптическая мета-поверхность - в данном случае тонкий золотой лист, содержащий массивы миллиардов нано-отверстий. Мета-поверхность концентрирует свет вокруг наноотверстий, чтобы обеспечить исключительно точное обнаружение биомаркеров. С помощью такого типа мета-поверхности исследователи могут обнаружить биомаркеры сепсиса в образце крови с помощью простого светодиода и стандартной CMOS-камеры.

Для проведения измерений ученые начинают с добавления в образец крови раствора специальных наночастиц, предназначенных для захвата биомаркеров. Затем они распределяют эту смесь по мета-поверхности. Эти наноразмерные взаимодействия визуализируются с помощью CMOS-камеры и с высокой точностью подсчитываются в режиме реального времени.

Полученные изображения используются для быстрого определения наличия биомаркеров болезни в образце и их концентрации. Ученые уже применили новое устройство для измерения уровня двух важных биомаркеров, имеющих отношение к сепсису, в сыворотке крови - прокальцитонина и С-реактивного белка. Врачи могут использовать эту информацию для ускорения сортировки больных сепсисом, в конечном счете, спасать жизни.

* Плазмон (квант плазменных колебаний) — псевдочастица, представляющая собой сочетание колеблющихся электронов и связанного с ним электромагнитного поля. Они возникают в твердых телах или вблизи их поверхности из-за колебаний электронов относительно ионов проводимости.