Un team di otto studenti dell'EPFL ha ideato un biosensore portatile in grado di misurare la quantità di vancomicina nel flusso sanguigno di un paziente, consentendo ai medici di controllare meglio il dosaggio e ridurre gli effetti collaterali dannosi. La loro tecnologia, sviluppata per il prossimo concorso internazionale SensUs, potrebbe essere utilizzata anche per altri antibiotici.

Presso i Discovery Learning Labs (DLL) dell'EPFL, strutture educative progettate per promuovere la ricerca interdisciplinare, è in lavorazione un nuovo dispositivo innovativo. Otto studenti del Master in microingegneria, bioingegneria e scienze della vita hanno unito le forze (SenSwiss) per sviluppare un biosensore portatile come ingresso nel concorso SensUs, che si tiene presso la Eindhoven University of Technology nei Paesi Bassi dal 7 all'8 settembre 2018. Il loro dispositivo può fornire misurazioni precise della quantità di vancomicina, un antibiotico usato come trattamento di ultima istanza, nel plasma sanguigno di un paziente. Queste informazioni aiuteranno i medici a somministrare esattamente la quantità di farmaco necessaria e quindi a ridurre il verificarsi di effetti collaterali dannosi. Ad esempio, è noto che la vancomicina causa danni ai reni e all'udito.

"Abbiamo iniziato a lavorare sul biosensore lo scorso autunno insieme ai nostri corsi, e questa estate ci ho lavorato a tempo pieno. Essere in grado di utilizzare la DLL ha reso la nostra ricerca molto più semplice, poiché hanno tutte le attrezzature di cui abbiamo bisogno, "dice Alix Faillétaz, uno studente di Master in Bioingegneria. Questo è il secondo anno consecutivo che l'EPFL partecipa a SensUs, dove la sua squadra affronterà studenti di altre 12 università di tutto il mondo. "Il concorso è stato lanciato tre anni fa. È molto impegnativo ed è una grande sfida per gli studenti. Devono superare una serie di problemi e imparare a lavorare insieme, fidarsi l'uno dell'altro e delegare compiti in base alle competenze specifiche di ciascuno, "dice il professor Philippe Renaud, chi sta allenando la squadra.

Misure basate sulla polarizzazione

SensUs mira a incoraggiare lo sviluppo di biosensori, mirare a un'applicazione diversa ogni anno, sebbene l'obiettivo sia sempre correlato alla misurazione di un biomarcatore con un impatto sulla salute pubblica. L'obiettivo è scelto da una giuria di esperti che include il professor Renaud. I test esistenti per misurare la vancomicina richiedono molto tempo, una notevole quantità di sangue e una macchina speciale che costa decine di migliaia di franchi svizzeri. Ma il biosensore portatile del team dell'EPFL può effettuare misurazioni in meno di cinque minuti con poche gocce di sangue, e costi inferiori a 5, 000 franchi. Il loro dispositivo proietta luce polarizzata su un campione contenente una miscela omogenea di plasma sanguigno del paziente e una soluzione di peptidi sintetizzati (una sequenza di amminoacidi).

Come funziona? "Per prima cosa abbiamo creato un peptide che si lega specificamente alla vancomicina, e poi abbiamo aggiunto un composto fluorescente, " dice Faillétaz. "Poiché la vancomicina si lega al peptide fluorescente, il movimento del peptide rallenta e la luce che emette diventa sempre più polarizzata. Misurando il grado di polarizzazione della luce, possiamo calcolare la concentrazione di vancomicina nel sangue di un paziente." Secondo il professor Renaud, questo metodo esiste già ma non è mai stato utilizzato per realizzare un biosensore portatile.

Al concorso, il team dell'EPFL dovrà non solo dimostrare l'efficacia del proprio biosensore analizzando vari campioni, ma anche dimostrare i suoi benefici per il settore sanitario e il suo potenziale di mercato. "Cambiando il composto di sintesi, il nostro biosensore potrebbe essere utilizzato per rilevare altri antibiotici e biomarcatori, "dice David Vilela, uno studente di Master in scienze della vita.