I ricercatori di Skoltech e i loro colleghi dalla Russia e da Israele hanno escogitato un nuovo, metodo semplice ed economico per testare campioni biologici liquidi che può essere ulteriormente sviluppato per funzionare in contesti clinici, compresi i test in tempo reale durante l'intervento chirurgico. Il documento è stato pubblicato sulla rivista Luce:scienza e applicazioni .

Il metodo più comune di test diagnostici in tempo reale per campioni biologici (come urina o saliva) utilizzato nel sistema sanitario, sensori ottici senza etichetta, sono molto sensibili, ma questa sensibilità ha un costo in termini di tempo e risorse. Alla ricerca di un'alternativa più efficiente, il gruppo di ricerca, coordinato dal Prof. Dmitry Gorin del Center for Photonics and Quantum Materials presso lo Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) e dal Dr. Roman Noskov dell'Università di Tel Aviv, si è rivolto ai dati che questi sensori normalmente ignorano:dispersione ottica dell'indice di rifrazione di un campione che può fungere da impronta digitale per tracciare i cambiamenti nella sua composizione.

Hanno introdotto il concetto di rilevamento ottico multispettrale in fibra (IMOS) per campioni biologici liquidi in modalità sia statica che in tempo reale. Secondo la squadra, questo metodo di rilevamento è preciso, affidabile e molto sensibile alle impurità nel campione, che può renderlo utile sia per scopi diagnostici che per simulazioni in tempo reale di vari processi biologici.

Fibra ottica microstrutturata a nucleo cavo (HC-MOF), un particolare tipo di fibra ottica che confina la luce all'interno di un nucleo cavo circondato da un rivestimento microstrutturato, è al centro del nuovo approccio sensoriale. Il liquido passa attraverso le camere nella fibra, e gli spostamenti spettrali di massimi e minimi nello spettro di trasmissione di HC-MOF sono interpretati come segnali sulla composizione chimica del campione. Senza bisogno di una cavità esterna o interferometro, il sistema di rilevamento è facile ed economico da produrre.

I ricercatori hanno testato le sue prestazioni sulla concentrazione di albumina sierica bovina (BSA), che è comunemente usato in tali esperimenti, disciolto in acqua e in una soluzione salina tamponata con fosfato. La risoluzione che sono stati in grado di mostrare costantemente in diversi esperimenti era equivalente a 1 grammo di BSA in un litro di liquido, vicino all'accuratezza dei test standard dell'albumina e potenzialmente soddisfa le esigenze cliniche.

"Il nostro concetto può essere considerato una piattaforma per l'analisi intraoperatoria di biomarcatori di diverso tipo. Per questo, dobbiamo testarlo su altri bioanaliti e modificare ulteriormente la fibra a nucleo cavo per aumentarne la specificità. Le prove future di questi dispositivi point-of-care serviranno come primo passo per la realizzazione del vero approccio "dalla panchina al capezzale", "Note di Gorin.

"Il rilevamento ottico multispettrale in fibra apre nuovi orizzonti in tempi rapidi, a buon mercato, e analisi affidabile del sangue e di altri liquidi corporei in tempo reale che è importante per la diagnosi tempestiva di varie malattie e condizioni anormali, " aggiunge Noskov.

Il team prevede di continuare la propria ricerca per aumentare la specificità e la sensibilità di questo approccio. Presenteranno una domanda di brevetto e cercheranno partner industriali e investitori interessati a sviluppare dispositivi clinici basati su questo tipo di sensore.