Optischer Biosensor erkennt Toxine

Der Portable EnGineered Analytic Sensor with aUtomated Sampling (PEGASUS) ist ein miniaturisierter wellenleiterbasierter optischer Sensor, der Toxine, bakterielle Signaturen, virale Signaturen, Biobedrohungen, weißes Pulver und mehr aus Proben wie Blut, Wasser, Lebensmitteln und Tierproben erkennen kann .

PEGASUS erfordert für den Betrieb kein geschultes Personal oder Laborgeräte, was bedeutet, dass es problemlos in abgelegenen Gebieten der Welt eingesetzt werden kann. Es kann zwischen bakteriellen und viralen Signaturen unterscheiden, was die richtige Wahl der Behandlung ermöglicht, was die Gesundheitsergebnisse der Patienten verbessern und die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen verringern sollte. Der Sensor umfasst ein integriertes Probenverarbeitungsgerät mit minimalen manuellen Schritten, um sicherzustellen, dass jede Probe die für den Nachweis erforderliche Qualität hat.

Die Erkennung erfolgt in zwei Hauptschritten. Zunächst wird die Probe in einem mikrofluidischen Gerät verarbeitet, das nur ein geringes Probenvolumen benötigt. Als nächstes wird die verarbeitete Probe auf den miniaturisierten Sensor geladen, wo die Detektion erfolgt. Das mikrofluidische Gerät und der Sensor können in eine robuste Aktentasche gepackt werden, die überall auf der Welt mitgenommen werden kann.

Die Technologie des Geräts basiert auf einem optischen Biosensor auf Wellenleiterbasis. Das Sensorsystem detektiert Analyten auf einer planaren optischen Wellenleiteroberfläche in einem sehr kleinen (~200 nm) Feld. Um das Erfassungsfeld zu erzeugen, wird ein Laser unter einem kritischen Einfallswinkel in den planaren Wellenleiter eingekoppelt, und zwischen den Schichten des Wellenleiters tritt aufgrund ihrer unterschiedlichen Brechungsindizes eine interne Totalreflexion des Lichts auf. Dadurch wird ein abklingendes Feld von der Oberfläche des Wellenleiters abgestrahlt, wo fluoreszierende Moleküle nachgewiesen werden.

PEGASUS kann Infektionen in einer Arztpraxis, einer abgelegenen Klinik oder einem Labor schnell erkennen. Bei bakteriellen Infektionen kann es ohne vorherige Kenntnis des Infektionstyps in 15 bis 30 Minuten zwischen grampositiven, -negativen und unbestimmten Quellen unterscheiden. Eine weitere potenzielle Auswirkung liegt im Bereich der Bioüberwachung. Da der Biosensor in abgelegenen Gebieten der Welt verwendet werden kann und eine Vielzahl biologischer Moleküle aus einer Vielzahl von Quellen erkennen kann, kann er Auswirkungen auf die Überwachung des Vorhandenseins potenzieller biologischer Bedrohungsstoffe oder -ausbrüche haben. Der Sensor kann das Vorhandensein von Biomolekülen aus Nahrungsquellen oder der Wasserversorgung erkennen und dabei helfen, unbekannte weiße Pulver zu identifizieren, die in verdächtigen Paketen verschickt oder auf der Autobahn verschüttet werden.