Optische biosensor detecteert toxines

De Portable EnGineered Analytic Sensor with aAutotomated Sampling (PEGASUS) is een geminiaturiseerde optische sensor op basis van golfgeleiders die toxines, bacteriële handtekeningen, virale handtekeningen, biobedreigingen, witte poeders en meer kan detecteren uit monsters zoals bloed, water, voedsel en diermonsters .

PEGASUS vereist geen opgeleid personeel of laboratoriumapparatuur om te werken, wat betekent dat het gemakkelijk kan worden gebruikt in afgelegen gebieden van de wereld. Het kan onderscheid maken tussen bacteriële en virale kenmerken, waardoor de juiste behandelingskeuze mogelijk wordt, wat de gezondheidsresultaten van patiënten zou moeten verbeteren en de verspreiding van antimicrobiële resistentie zou moeten verminderen. De sensor bevat een geïntegreerd monsterverwerkingsapparaat met minimale praktische stappen om ervoor te zorgen dat elk monster van de kwaliteit is die nodig is voor detectie.

Detectie vindt plaats in twee belangrijke stappen. Eerst wordt het monster verwerkt in een microfluïdisch apparaat, waarvoor slechts een klein monstervolume nodig is. Vervolgens wordt het verwerkte monster op de geminiaturiseerde sensor geladen, waar detectie plaatsvindt. Het microfluïdische apparaat en de sensor kunnen worden verpakt in een stevige koffer die overal ter wereld kan worden meegenomen.

De technologie van het apparaat is gebaseerd op een op een tafelmodel gebaseerde optische biosensor. Het detectiesysteem detecteert analyten op een vlak optische golfgeleideroppervlak in een zeer klein (~200 nm) veld. Om het detectieveld te produceren, wordt een laser onder een kritische invalshoek in de vlakke golfgeleider gekoppeld en treedt totale interne reflectie van licht op tussen de lagen van de golfgeleider vanwege hun verschillende brekingsindices. Dit zorgt ervoor dat een verdwijnend veld uitstraalt vanaf het oppervlak van de golfgeleider waar fluorescerende moleculen worden gedetecteerd.

PEGASUS kan een infectie snel detecteren in een spreekkamer, een afgelegen kliniek of een laboratorium. In het geval van bacteriële infecties kan het binnen 15 tot 30 minuten onderscheid maken tussen Gram-positieve, -negatieve en onbepaalde bronnen, zonder voorafgaande kennis van het infectietype. Een ander potentieel effect ligt op het gebied van bio-surveillance. Omdat de biosensor in afgelegen gebieden van de wereld kan worden gebruikt en een verscheidenheid aan biologische moleculen uit verschillende bronnen kan detecteren, kan deze van invloed zijn bij het bewaken van de aanwezigheid van potentiële biothreatagentia of uitbraken. De sensor kan de aanwezigheid van biomoleculen uit voedselbronnen of de watervoorziening detecteren en kan helpen onbekende witte poeders te identificeren die in verdachte pakketten worden verzonden of op de snelweg worden gemorst.