Onderzoekers van Skoltech en hun collega's uit Rusland en Israël hebben een nieuwe, eenvoudige en goedkope methode voor het testen van vloeibare biologische monsters die verder kunnen worden ontwikkeld om in klinische omgevingen te werken, inclusief real-time testen tijdens de operatie. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Licht:wetenschap en toepassingen .

De meest gebruikelijke methode voor realtime diagnostisch testen van biologische monsters (zoals urine of speeksel) die wordt gebruikt in de gezondheidszorg, optische etiketvrije sensoren, zijn zeer gevoelig, maar die gevoeligheid kost tijd en middelen. Op zoek naar een efficiënter alternatief, het onderzoeksteam, gecoördineerd door Prof. Dmitry Gorin van het Centrum voor Fotonica en Quantum Materialen van het Skolkovo Instituut voor Wetenschap en Technologie (Skoltech) en Dr. Roman Noskov van de Universiteit van Tel Aviv, wendde zich tot de gegevens die deze sensoren normaal gesproken negeren:optische dispersie van de brekingsindex van een monster dat kan fungeren als een soort vingerafdruk voor het volgen van de veranderingen in de samenstelling.

Ze introduceerden het concept van in-fiber multispectrale optische sensing (IMOS) voor vloeibare biologische monsters in zowel statische als real-time modi. Volgens de ploeg deze meetmethode is nauwkeurig, betrouwbaar en zeer gevoelig voor onzuiverheden in het monster, wat het nuttig kan maken voor zowel diagnostische doeleinden als voor realtime simulaties van verschillende biologische processen.

Holle kern microgestructureerde optische vezel (HC-MOF), een bepaald soort optische vezel die licht opsluit in een holle kern omgeven door microgestructureerde bekleding, vormt de kern van de nieuwe detectiebenadering. Vloeistof gaat door kamers in de vezel, en spectrale verschuivingen van maxima en minima in het transmissiespectrum van HC-MOF worden geïnterpreteerd als signalen over de chemische samenstelling van het monster. Zonder externe caviteit of interferometer, het sensorsysteem is eenvoudig en goedkoop te produceren.

De onderzoekers testten de prestaties op de concentratie van runderserumalbumine (BSA), die vaak wordt gebruikt in dergelijke experimenten, opgelost in water en in een met fosfaat gebufferde zoutoplossing. De resolutie die ze in verschillende experimenten consistent konden aantonen, was gelijk aan 1 gram BSA in een liter vloeistof, dicht bij de nauwkeurigheid van standaard albuminetests en voldoet mogelijk aan klinische behoeften.

"Ons concept kan worden beschouwd als een platform voor intra-operatieve analyse van verschillende soorten biomarkers. we moeten het testen op andere bioanalyten en de holle kernvezel verder aanpassen om de specificiteit te vergroten. Toekomstige proeven van deze point-of-care-apparaten zullen dienen als de eerste stap voor de realisatie van de echte 'bench-to-bedside'-benadering, ’ merkt Gorin op.

"In-fiber multispectrale optische detectie opent nieuwe horizonten in snelle, goedkoop, en betrouwbare analyse van bloed en andere lichaamsvloeistoffen in realtime, wat belangrijk is voor tijdige diagnostiek van verschillende ziekten en abnormale aandoeningen, ' voegt Noskov toe.

Het team is van plan om hun onderzoek voort te zetten in het vergroten van de specificiteit en gevoeligheid van deze benadering. Ze gaan een octrooiaanvraag indienen en zoeken naar industriële partners en investeerders die geïnteresseerd zijn in het ontwikkelen van klinische apparaten op basis van dit type sensor.