Kleine onderneming ontwikkelt supersnelle virusdetector

Deze Expertblog is gesponsord door National Instruments

Een record en levensreddende actie

De hedendaagse pathogene detectietechnologieën vereisen erg veel tijd en kostbare laboratoriumapparatuur om de vereiste nauwkeurigheid en betrouwbare testresultaten te verwezenlijken. Vooral als het gaat om het voorkomen van de uitbraak van levensbedreigende ziekteverwekkers, zoals antrax en Ebola, waarbij iedere minuut telt.

Dit is dan ook een van de redenen dat Elvesys Fastgene, 's-werelds snelste technologie voor het opsporen en detecteren van ieder willekeurig pathogene bacterie, schimmel of virus, in een druppel bloed of speeksel heeft ontwikkeld. Medewerkers binnen de gezondheidszorg kunnen met behulp van Elvesys Fastgene nu Ebola binnen zes minuten opsporen. Dat is vele malen sneller dan de beste huidige technieken op de wereld. Hiermee wordt feitelijk extra behandeltijd voor de patiënt gekocht en minimaliseert het een verdere blootstelling die tot een uitbraak zou kunnen leiden.

Figuur 1. Fastgene pathogene detectietechnologie.

Technologie

Fastgene is gebaseerd op de microfluïdische (microvloeistoffen) technologie van Elvesys. Microfluïdics is een technologie die afkomstig is uit de micro-elektronica en biedt de mogelijkheid om op een zeer nauwkeurige wijze vloeistofmonsters te analyseren. De diagnosebewerkingen kunnen, dankzij de drastische reducering van de bemonstering ter grootte van een druppel bloed of speeksel, worden opgenomen op een enkelvoudige ‘lab-on-a-chip'. De Fastgene ‘lab-on-a-chip' detectietechnologie vermenigvuldigt een specifiek deel van het DNA en verhoogt daarmee het aantal exemplaren dat in het monster aanwezig is. Hierdoor wordt het aanzienlijk makkelijker om de ziekteverwekkers op te sporen.

Drie belangrijke componenten maken dit detectiesysteem een succes:

1. Het microvloeistoffen bemonsteringssysteem;

2. Een meetsysteem voor de fluorescentie marker;

3. Een software-interface om het volledige proces te besturen.

Op het moment dat het DNA wordt vermenigvuldigd, wordt de totale hoeveelheid van aanwezige ziekteverwekkers in het monster bepaald door het opsporen van een fluorescerende plek in elk duplicaat van het DNA.

Gezien het snelle tempo van de vermenigvuldiging van het DNA, is het essentieel dat het fluorescerende marker-detectiesysteem gelijke tred houdt. Elvesys ontwierp hiervoor een aangepaste fluorescentielezer met behulp van de gunstig geprijsde NI USB-6003 multifunctionele data-acquisitiemodule. Deze werkt met een acquisitiesnelheid van 100 kHz en de software is in staat om kleine variaties in het DNA te detecteren om een nauwkeurige telling van de DNA-monsters te garanderen.

Figuur 2. Elvesys koos NI DAQ hardware vanwege de nauwkeurigheid, precisie, acquisitiesnelheid en kosten.

Elvesys gebruikt Labview software en haar ingebouwde analysefuncties om de precisie en de snelheid te optimaliseren terwijl gelijktijdig de ontwikkeltijd wordt gereduceerd. Ondanks de complexe functionaliteit van de automatisering van de fluorescentielezer, DNA-detectie en data-analyse heeft Elvesys een toegankelijke Labview gebruikersinterface gecreëerd om de bruikbaarheid in het veld eenvoudig te houden.

Figuur 3. De naadloze integratie van de NI DAQ-hardware met Labview om het Fastgene systeem te besturen verminderde de ontwikkeltijd aanzienlijk.

Elvesys ontwikkelde haar complete pathogene detectieplatform in minder dan twee jaar tijd. Dit trok de aandacht van het Franse SAE Institute. Het SAE gaf aan Elvesys de opdracht om een ander prototype te ontwikkelen dat door de Franse troepen kon worden toegepast in het veld. Dit prototype is in staat om troepen en steden te beschermen tegen ongewenste uitbraken, maar de belangrijkste toepassing blijft toch het snel en goedkoop diagnosticeren van patiënten tijdens een medisch consult.

Hun gebruik van geavanceerde microvloeistoffen en een betrouwbaar meetsysteem van NI leverde Elvesys ook de titel op van de Worldwide Innovation Challenge award van de Franse regering.

Leer meer over deze toepassing op http://sine.ni.com/cs/app/doc/p/id/cs-17317#