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科学家开发便携式光学生物传感器,可在几分钟内确诊败血症
2020-02-14 09:37:04   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

据麦姆斯咨询报道,洛桑联邦理工学院研究人员开发了一种光学生物传感器,可将败血症的确诊时间从几天缩短至几分钟。这是一种基于纳米颗粒增强的数字等离子体成像便携式生物传感器。

败血症的确诊时间长短至关重要,而目前需要72小时。据麦姆斯咨询报道,洛桑联邦理工学院(École Polytechnique Fédérale de Lausanne, EPFL)生物纳米光子系统(Bionanophotonic Systems, BIOS)实验室的研究人员开发了一种光学生物传感器,可将败血症的确诊时间从几天缩短至几分钟。这是一种基于纳米颗粒增强的数字等离子体成像便携式生物传感器。

该传感器采用光学超表面,由包含数十亿个纳米孔阵列的薄金片组成。超表面将光聚集在纳米孔周围,以实现精确的生物标记物检测。血液样本中的败血症生物标记物可通过发光二极管(LED)和CMOS相机检测。

便携式生物传感器可在几分钟内检测出败血症的生物标记物

便携式生物传感器可在几分钟内检测出败血症的生物标记物

为了进行测试,研究人员将用于检测生物标记物的纳米颗粒溶液添加到样品中,并将该混合物分布于超表面。研究人员Alexander Belushkin表示:“任何含有捕获生物标记物的纳米颗粒,都会掉入纳米孔上抗体的‘陷阱’。”

当将LED用于超表面时,含有生物标记物的纳米颗粒会阻挡光穿过穿孔的超表面。“这些纳米级的相互作用由CMOS相机成像,并实时进行高精度的数字计数。”EPFL研究人员Filiz Yesilkoy说道,他目前在威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison, UW-Madison)担任助理教授。光学图像用于快速确认样品中是否存在疾病生物标记物及其浓度。

BIOS负责人Alexander Belushkin和Hatice Altug

BIOS负责人Alexander Belushkin和Hatice Altug

研究人员表示,由于该生物传感器使用等离激元,因此它可以由紧凑、低成本的元件制成,且仍具备与实验室诊断金标准相媲美的精确度。这种生物传感器既可用于筛查大量生物标记物,也可用于多种疾病的快速诊断。

在西班牙瓦尔德西布伦大学医院(Vall d’Hebron University Hospital)开展了使用该传感器检测一系列败血症或全身炎症反应综合征(Systemic Inflammatory Response Syndrome, SIRS)患者样本和健康受试者样本的测试,主要检测两种与败血症相关的生物标记物,即降钙素原和C反应蛋白的血清水平。测试结果与最终临床诊断和当前使用的免疫分析结果相吻合,表明该传感器的诊断结果准确、可靠,同时,其等离子体成像仪能够在不到15分钟的时间内就诊断出败血症和SIRS患者降钙素原的标准水平。

这种紧凑、低成本的传感器可以快速、准确地诊断败血症,是极具应用前途的解决方案。Anna Fàbrega博士和Juan José González博士均表示:“现在迫切需要这种生物传感器,让医生可以快速、准确地诊断败血症,从而将患者的死亡率降至最低。”

BIOS负责人Hatice Altug说:“我们相信,这种紧凑、低成本的生物传感器将成为救护车和医疗机构的重要诊断设备。”目前,该技术正在申请专利。

相关研究成果发表于《Small》期刊,论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.201906108。

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