Forskere ved MIT har utviklet en sensorbrikke som kan diagnostisere sepsis på sykehuspasienter i løpet av minutter. Ved bruk av såkalte mikrofluider, eller mikrovæske, kan sensoren detektere biomarkører i blodet som indikerer et tidlig stadium av den dødelige tilstanden, skriver det anerkjente universitetet i en pressemelding.
Sepsis, eller mer folkelig kalt blodforgiftning, kan føre til organsvikt og en av de vanligste dødsårsakene på norske sykehus. På verdensbasis dør 6–10 millioner mennesker hvert år, opplyser Gemini senter for
sepsisforskning i Trondheim.
Påviser proteininnhold i blodet
Blodforgiftning oppstår når bakterier kommer over i blodbanen. Da overreagerer kroppens immunforsvar, noe som setter i gang en kjedereaksjon i kroppen med blant annet høy puls, høy feber og kortpusthet. Hvis dette ikke behandles havner kroppen i en sjokktilstand der blodtrykket faller og organene svikter, skriver MIT News.
Mengden av biomarkører i blodet, som kan være proteiner eller hormoner, sier noe om kroppens tilstand. Forskere har tidligere oppdaget at et protein kalt interleukin-6 (IL-6) produseres når kroppen reagerer på betennelse. Hos pasienter med blodforgiftning ser man høyere nivåer av dette proteinet i blod, før andre symptomer setter i gang, forklares det i pressemeldingen.
I dag diagnostiseres blodforgiftning gjennom blodprøver, legeundersøkelse og andre labtester. Men da kan det være for sent, og derfor er tidlig diagnose viktig. Selv om konsentrasjonen av interleukin er forhøyet ved tilstanden, vil den likevel være for lav til at tradisjonelle måleapparater detekterer proteinkonsentrasjonen raskt. Sensoren som MIT-forskerne har utviklet kan oppdage forhøyet konsentrasjon i løpet av 25 minutter, opplyser de.
Mikrofluid-teknologi
I et mikrosystem som har små kanaler, vil mikrokuler med antistoffer blandes med blod fra blodprøve tatt fra pasientens finger. I en annen kanal, vil kun kuler som inneholder biomarkøren feste seg til en elektroden, forklarer forskerne. Når elektroden tilføres elektrisk spenning, vil hver biomarkørkule avgi et elektrisk signal, som konverteres om til konsentrasjonsnivået av biomarkøren i blodet.
Brikken har åtte mikrokanaler som gjør at den kan detektere flere biomarkører parallelt.
– Forskjellig antistoffer og enzymer kan brukes i separate kanaler for å detektere forskjellige biomarkører, eller forskjellige antistoffer kan bli brukt i samme kanal for å detektere flere biomarkører samtidig, skriver MIT News.
Norsk mikrolaboratorium skal avdekke kreft tidlig
Også i Norge utvikles det mikrofluid-systemer. I et pågående prosjekt ledet av Institutt for elektroniske systemer ved NTNU jobber forskere med å teste ut et mikrolaboratorium, kalt «Lab-on-a-chip». Mikrobrikken er i likhet med MITs brikke bare noen kvadratmillimeter stor, og består av noen tynne kanaler og hulrom med sensorer som kan detektere ulike molekyler fra blod, spytt eller urin, tilpasset hvilke sykdommer legen skal sjekke, opplyser prosjektets samarbeidspartner, Senter for digitalt liv i Trondheim, på sin nettside.
– Målet er å lage en lab-on-a-chip som er så billig at den kan kastes etter bruk, slik at den kan brukes både på legekontorer og i den tredje verden, skriver de.
Brikken skal på sikt kunne måle flere biomarkører samtidig fra samme prøve. Prosjektet opplyser at de i prototypen tester for tre biomarkører som brukes i blodprøveanalyser:
- C-reaktivt protein (CRP) som viser bakteriebetennelse i kroppen
- Lipokalin 2 (LCN2) som er en potensiell markør for nyresvikt
- Tumour nekrose factor (TNF) som er forhøyet ved betennelse i kroppen som ved leddgikt, og kan antyde utvikling av kreft på et tidlig stadium
Optisk deteksjon
Dag Roar Hjelme, som er professor ved Institutt for elektroniske systemer på NTNU og jobber på prosjektet, forteller at deres konsept har mange likhetstrekk med MIT-sensoren, men at de benytter optiske deteksjonsteknikker for å fremfor elektriske.
– Dette kan ha mange fordeler i en lab-on-chip som skal detektere mange ulike markører, sier han til TU.
Professoren antar at de er i en noe tidligere fase enn MIT-prosjektet.
– Så langt har vi demonstrert en lab-on-chip for C-reaktivt protein-deteksjon (bakteriebetennelse, journ.anm.), sier han og legger til at deres videre arbeid vil fokusere på å øke følsomheten for å detektere markører som finnes i lavere konsentrasjoner.
Prosjektet har fått 22,8 millioner kroner i støtte fra Forskningsrådet gjennom Senter for digitalt liv, og avsluttes i 2020.
