Używanie biosensorów do dostarczania spersonalizowanych dawek antybiotyków

Anonim

Zespół ośmiu studentów EPFL wymyślił przenośny biosensor, który może zmierzyć ilość wankomycyny w krwiobiegu pacjenta, umożliwiając lekarzom lepszą kontrolę dawkowania i ograniczenie szkodliwych skutków ubocznych. Ich technologia - opracowana na nadchodzącą międzynarodową konkurencję SensUs - może ostatecznie zostać wykorzystana również do innych antybiotyków.

W EPFL Discovery Learning Labs (DLL) - placówkach edukacyjnych zaprojektowanych do promowania badań interdyscyplinarnych - powstaje nowe przełomowe urządzenie. Osiem studentów studiów magisterskich z zakresu mikroinżynierii, bioinżynierii i nauk przyrodniczych połączyło siły (SenSwiss) w celu opracowania przenośnego biosensora jako swojego wpisu w konkursie SensUs, który odbędzie się w Eindhoven University of Technology w Holandii w dniach 7-8 września 2018 r. może zapewnić dokładne pomiary ilości wankomycyny, antybiotyku stosowanego jako leczenie ostatniej instancji, w osoczu krwi pacjenta. Informacje te pomogą lekarzom dostarczyć dokładnie tyle potrzebnego leku, a przez to zmniejszyć występowanie szkodliwych skutków ubocznych. Na przykład wiadomo, że wankomycyna powoduje uszkodzenie nerek i słuch.

"Rozpoczęliśmy pracę nad biosensorem zeszłego roku wraz z zajęciami, a tego lata pracowaliśmy nad nim w pełnym wymiarze godzin, ponieważ możliwość korzystania z biblioteki DLL znacznie ułatwiła nam nasze badania, ponieważ mają one wszystkie potrzebne urządzenia", mówi Alix Faillétaz, studentka studiów magisterskich w zakresie bioinżynierii. Już drugi rok z rzędu EPFL bierze udział w SensUs, gdzie jego zespół zmierzy się z uczniami z 12 innych uniwersytetów z całego świata. "Konkurs rozpoczął się trzy lata temu, jest bardzo wymagający i stanowi ogromne wyzwanie dla studentów, którzy muszą przezwyciężyć szereg problemów i nauczyć się współpracować, ufać sobie nawzajem i delegować zadania w oparciu o konkretne umiejętności poszczególnych osób" - mówi profesor Philippe Renaud, który trenuje zespół.

Pomiary oparte na polaryzacji

SensUs ma na celu zachęcanie do opracowywania biosensorów, co roku ma na celu różne zastosowania - choć cel zawsze odnosi się do pomiaru biomarkerów, które mają wpływ na zdrowie publiczne. Cel jest wybierany przez panel ekspertów, w którego skład wchodzi profesor Renaud. Istniejące testy do pomiaru wankomycyny wymagają dużo czasu, znacznej ilości krwi i specjalnej maszyny, która kosztuje dziesiątki tysięcy franków szwajcarskich. Ale przenośny biosensor zespołu EPFL może wykonywać pomiary w mniej niż pięć minut z zaledwie kilkoma kroplami krwi i kosztuje poniżej 5000 franków. Ich urządzenie lśni spolaryzowanym światłem na próbce zawierającej jednorodną mieszaninę plazmy krwi pacjenta i zsyntetyzowanego roztworu peptydu (sekwencji aminokwasowej).

Jak to działa? "Najpierw stworzyliśmy peptyd, który wiąże się specyficznie z wankomycyną, a następnie dodaliśmy związek fluorescencyjny" - mówi Faillétaz. "Gdy wankomycyna wiąże się z peptydem fluorescencyjnym, ruch peptydu zwalnia, a emitowane przez nie światło staje się coraz bardziej spolaryzowane, mierząc stopień polaryzacji światła, możemy obliczyć stężenie wankomycyny we krwi pacjenta". Według profesora Renauda ta metoda już istnieje, ale nigdy nie została wykorzystana do produkcji przenośnego biosensora.

Podczas zawodów zespół EPFL będzie musiał nie tylko udowodnić swoją skuteczność biosensora poprzez analizę różnych próbek, ale także wykazać korzyści dla branży opieki zdrowotnej i jej potencjału rynkowego. "Zmieniając związek syntezowy, nasz biosensor mógłby zostać wykorzystany do wykrywania innych antybiotyków i biomarkerów" - mówi David Vilela, magister nauk przyrodniczych.

menu
menu