Een team van acht EPFL-studenten heeft een draagbare biosensor bedacht die de hoeveelheid vancomycine in de bloedbaan van een patiënt kan meten. waardoor artsen de dosering beter kunnen controleren en schadelijke bijwerkingen kunnen verminderen. Hun technologie – ontwikkeld voor de komende internationale SensUs-competitie – zou op termijn ook voor andere antibiotica kunnen worden gebruikt.

Bij EPFL's Discovery Learning Labs (DLL) - onderwijsfaciliteiten die zijn ontworpen om interdisciplinair onderzoek te bevorderen - is een baanbrekend nieuw apparaat in de maak. Acht masterstudenten micro-engineering, bio-engineering en life sciences hebben de handen ineengeslagen (SenSwiss) om een ​​draagbare biosensor te ontwikkelen als inzending voor de SensUs-competitie, die van 7-8 september 2018 wordt gehouden aan de Technische Universiteit Eindhoven in Nederland. Hun apparaat kan nauwkeurige metingen van de hoeveelheid vancomycine leveren, een antibioticum dat als laatste redmiddel wordt gebruikt, in het bloedplasma van een patiënt. Deze informatie helpt artsen om precies de benodigde hoeveelheid medicijn af te geven en daardoor het optreden van schadelijke bijwerkingen te verminderen. Bijvoorbeeld, Het is bekend dat vancomycine schade aan de nieren en het gehoor veroorzaakt.

"We zijn afgelopen herfst begonnen met het werken aan de biosensor, naast onze cursussen, en heb er deze zomer fulltime aan gewerkt. Het kunnen gebruiken van de DLL heeft ons onderzoek een stuk eenvoudiger gemaakt, omdat ze alle apparatuur hebben die we nodig hebben, " zegt Alix Faillétaz, een masterstudent bio-ingenieurswetenschappen. Dit is het tweede jaar op rij dat EPFL deelneemt aan SensUs, waar het team het opneemt tegen studenten van 12 andere universiteiten van over de hele wereld. "De wedstrijd is drie jaar geleden gelanceerd. Het is echt veeleisend en een enorme uitdaging voor de studenten. Ze moeten een reeks problemen overwinnen en leren samenwerken, elkaar vertrouwen en taken delegeren op basis van de specifieke vaardigheden van elk individu, " zegt professor Philippe Renaud, die het team coacht.

Op polarisatie gebaseerde metingen

SensUs wil de ontwikkeling van biosensoren, elk jaar gericht op een andere toepassing – hoewel de doelstelling altijd betrekking heeft op het meten van een biomarker met een impact op de volksgezondheid. Het doel wordt gekozen door een panel van experts, waaronder professor Renaud. Bestaande tests om vancomycine te meten vergen veel tijd, een aanzienlijke hoeveelheid bloed en een speciale machine die tienduizenden Zwitserse franken kost. Maar de draagbare biosensor van het EPFL-team kan met slechts een paar druppels bloed in minder dan vijf minuten metingen doen. en kosten onder de 5, 000 frank. Hun apparaat schijnt gepolariseerd licht op een monster dat een homogeen mengsel van het bloedplasma van de patiënt en een gesynthetiseerde peptide (een aminozuursequentie)-oplossing bevat.

Hoe werkt het? "We hebben eerst een peptide gemaakt dat specifiek bindt aan vancomycine, en toen voegden we een fluorescerende verbinding toe, ", zegt Faillétaz. "Terwijl de vancomycine zich bindt aan het fluorescerende peptide, de beweging van het peptide vertraagt ​​en het licht dat het uitzendt wordt steeds meer gepolariseerd. Door de mate van lichtpolarisatie te meten, we kunnen de vancomycineconcentratie in het bloed van een patiënt berekenen." Volgens professor Renaud, deze methode bestaat al, maar is nooit gebruikt om een ​​draagbare biosensor te maken.

Bij de wedstrijd, het EPFL-team zal niet alleen de werkzaamheid van hun biosensor moeten bewijzen door verschillende monsters te analyseren, maar demonstreert ook de voordelen voor de gezondheidszorg en het marktpotentieel. "Door de syntheseverbinding te veranderen, onze biosensor kan worden gebruikt om andere antibiotica en biomarkers te detecteren, " zegt David Vilela, een masterstudent life sciences.