I ricercatori dell'EPFL hanno sviluppato un biosensore ottico altamente sensibile e portatile in grado di accelerare la diagnosi di condizioni fatali come la sepsi. Potrebbe essere utilizzato da ambulanze e ospedali per migliorare il processo di triage e salvare vite umane.

La sepsi rivendica una vita ogni quattro secondi. È la prima causa di morte negli ospedali, e una delle dieci principali cause di morte nel mondo. La sepsi è associata alla risposta infiammatoria dell'organismo a un'infezione batterica e progredisce estremamente rapidamente:ogni ora che passa prima che venga adeguatamente diagnosticata e trattata aumenta il tasso di mortalità di quasi l'8 per cento. Il tempo è critico con la sepsi, ma i test attualmente utilizzati negli ospedali possono richiedere fino a 72 ore per fornire una diagnosi.

Molti scienziati stanno lavorando su questo problema critico, compresi quelli di Abionic, uno spin-off dell'EPFL. I ricercatori del Laboratorio di Sistemi Bionanofotonici (BIOS) della Scuola di Ingegneria dell'EPFL hanno appena svelato una nuova tecnologia. Hanno sviluppato un biosensore ottico che riduce il tempo di diagnosi della sepsi da diversi giorni a pochi minuti. Il loro nuovo approccio si basa sui recenti sviluppi della nanotecnologia e sugli effetti di luce su nanoscala per creare un dispositivo altamente portatile, dispositivo di facile utilizzo in grado di rilevare rapidamente i biomarcatori della sepsi nel flusso sanguigno del paziente. E il loro dispositivo impiega solo pochi minuti per fornire un risultato, come un test di gravidanza.

Poiché il biosensore utilizza una tecnologia plasmonica unica, può essere costruito da piccolo, componenti economici, tuttavia può raggiungere una precisione alla pari con i metodi di laboratorio gold standard. Il dispositivo può schermare un ampio pannello di biomarcatori ed essere adattato per la diagnosi rapida di una serie di malattie. È stato installato presso l'ospedale universitario Vall d'Hebron in Spagna e utilizzato nei test alla cieca per esaminare i campioni dei pazienti dalla banca per la sepsi dell'ospedale. La tecnologia dei ricercatori è in attesa di brevetto, e i loro risultati sono stati recentemente pubblicati in Piccolo .

Intrappolare i biomarcatori nei nanofori

Il dispositivo utilizza una metasuperficie ottica, in questo caso un sottile foglio d'oro contenente matrici di miliardi di nanofori. La metasuperficie concentra la luce attorno ai nanofori in modo da consentire un rilevamento dei biomarcatori eccezionalmente preciso. Con questo tipo di metasuperficie, i ricercatori possono rilevare i biomarcatori della sepsi in un campione di sangue con nient'altro che un semplice LED e una fotocamera CMOS standard.

I ricercatori iniziano aggiungendo al campione una soluzione di nanoparticelle speciali progettate per catturare i biomarcatori. Quindi distribuiscono questa miscela sulla metasuperficie. "Tutte le nanoparticelle che contengono biomarcatori catturati vengono intrappolate rapidamente dagli anticorpi sui nanofori, "dice Alexander Beluskin, l'autore principale dello studio. Quando viene applicato un LED, quelle nanoparticelle ostruiscono parzialmente la luce che passa attraverso la metasuperficie perforata. "Queste interazioni su nanoscala sono riprese dalla fotocamera CMOS e contate digitalmente in tempo reale ad alta precisione, " dice Filiz Yesilkoy, coautore dello studio. Le immagini generate vengono utilizzate per determinare rapidamente se i biomarcatori della malattia sono presenti in un campione e, se è così, in quale concentrazione. Hanno usato il nuovo dispositivo per misurare i livelli sierici nel sangue di due importanti biomarcatori rilevanti per la sepsi, procalcitonina e proteina C-reattiva. I medici possono utilizzare queste informazioni per accelerare il triage dei pazienti con sepsi, alla fine salvando vite.

"Crediamo che il nostro basso costo, il biosensore compatto sarebbe un prezioso pezzo di equipaggiamento nelle ambulanze e in alcuni reparti ospedalieri, "dice Hatice Altug, il capo del BIOS. Gli scienziati hanno già in mente possibili applicazioni. "C'è un urgente bisogno di biosensori così promettenti in modo che i medici possano diagnosticare la sepsi in modo accurato e rapido, mantenendo così al minimo la mortalità dei pazienti, "dicono Anna Fàbrega e Juan José González, medici di punta dell'ospedale universitario Vall d'Hebron.