PEGASUS: Tragbarer Wellenleiter-Optiksensor für schnelle Detektion von Toxinen und Biogefahren

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

Einfache Bedienung ohne Laborpersonal

PEGASUS erfordert kein geschultes Personal und keine Laborausrüstung, sodass er problemlos in entlegenen Gebieten der Welt eingesetzt werden kann. Er kann zwischen bakteriellen und viralen Signaturen unterscheiden, was die richtige Behandlungswahl ermöglicht und so die Behandlungsergebnisse von Patienten verbessern sowie die Ausbreitung antimikrobieller Resistenzen verringern sollte. Der Sensor umfasst ein integriertes Probenvorbereitungsgerät mit minimalen manuellen Schritten, das sicherstellt, dass jede Probe die für die Detektion erforderliche Qualität aufweist.

Zwei-Schritt-Detektionsprozess

Die Detektion erfolgt in zwei Hauptschritten: Zunächst wird die Probe in einem mikrofluidischen Gerät verarbeitet, das nur ein sehr kleines Probenvolumen benötigt. Anschließend wird die verarbeitete Probe auf den miniaturisierten Sensor aufgebracht, wo die eigentliche Detektion stattfindet. Mikrofluidikgerät und Sensor können in einen robusten Koffer verpackt werden, der überall auf der Welt hin mitgenommen werden kann.

Funktionsprinzip: Evaneszentes Feld

Die Technologie des Geräts basiert auf einem Tisch-Wellenleiter-basierten optischen Biosensor. Das Sensorsystem detektiert Analyten auf einer planaren optischen Wellenleiteroberfläche in einem sehr kleinen Feld (~200 nm). Um das Sensierfeld zu erzeugen, wird ein Laser unter einem kritischen Einfallswinkel in den planaren Wellenleiter eingekoppelt, wodurch Totalreflexion zwischen den Wellenleiterschichten aufgrund ihrer unterschiedlichen Brechungsindizes auftritt. Dies bewirkt, dass ein evaneszent vom Wellenleiteroberfläche abstrahlt, wo fluoreszierende Moleküle detektiert werden.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

PEGASUS kann Infektionen in einer Arztpraxis, einer entlegenen Klinik oder einem Labor schnell detektieren. Bei bakteriellen Infektionen kann er zwischen grampositiven, gramnegativen und unbestimmten Erregern unterscheiden, ohne Vorwissen über den Infektionstyp, in 15 bis 30 Minuten. Ein weiteres Potenzial liegt im Bereich der Biosurveillance: Da der Biosensor in entlegenen Gebieten einsetzbar ist und eine Vielzahl biologischer Moleküle aus verschiedenen Quellen detektieren kann, kann er bei der Überwachung potenzieller Biogefahren oder Ausbrüche Wirkung zeigen. Der Sensor kann Biomoleküle aus Lebensmitteln oder der Wasserversorgung detektieren und helfen, unbekannte weiße Pulver in verdächtigen Paketen oder auf Autobahnen zu identifizieren.