Neues Gerät kann Sepsis in weniger als einem Blutstropfen diagnostizieren
Sepsis tritt auf, wenn der Körper extrem auf eine Infektion reagiert. Die Reaktion ist so schwerwiegend, dass sie zu Organversagen und zum Tod führen kann. Ein neues Diagnosewerkzeug kann jedoch möglicherweise Sepsis-Biomarker in einer winzigen Menge Blut schnell identifizieren.
Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind jedes Jahr weltweit über 30 Millionen Menschen von Sepsis betroffen.
Sepsis kann auch zu rund 6 Millionen Todesfällen pro Jahr führen.
Um zu verhindern, dass sich die Sepsis zu einem septischen Schock entwickelt - eine Komplikation, die den vorzeitigen Tod wahrscheinlicher macht - müssen Ärzte sie frühzeitig diagnostizieren und schnell darauf reagieren.
Gegenwärtige Diagnosemethoden sind jedoch häufig symptomatisch und werden mit Tests kombiniert, die auf allgemeine Marker für Infektionen oder Organschäden prüfen.
In den Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC) heißt es außerdem: „Viele der Anzeichen und Symptome einer Sepsis, wie Fieber und Atembeschwerden, sind dieselben wie unter anderen Bedingungen, so dass eine Sepsis in ihren frühen Stadien schwer zu diagnostizieren ist. ”
Forscher haben nach schnelleren und effektiveren Methoden zur Diagnose von Sepsis gesucht. Dies beinhaltete den Versuch, Geräte zu entwickeln, die das Vorhandensein von Biomarkern für die Sepsis im Blut einer Person erkennen.
Ein Top-Biomarker für diesen Zustand ist Interleukin-6 (IL-6), ein Protein, das der Körper produziert, wenn eine Entzündung auftritt.
Wissenschaftler glauben, dass der Nachweis von IL-6 ein guter Weg ist, um eine Sepsis zu diagnostizieren, da seine Blutspiegel tendenziell ansteigen, bevor andere Symptome einer Sepsis auftreten. Die Blutkonzentration von IL-6 bleibt jedoch zu niedrig, als dass bestehende Tests sie erfassen könnten.
Kürzlich haben Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge ein Gerät entwickelt, von dem sie sagen, dass es empfindlich genug ist, um das Vorhandensein von IL-6 selbst in einer winzigen Menge Blut zu identifizieren.
Die Forscher präsentierten ihr innovatives Werkzeug auf der diesjährigen Konferenz für Ingenieurwissenschaften in Medizin und Biologie. In diesem Jahr fand die Konferenz in Berlin statt.
Sepsis in weniger als 30 Minuten erkennen
"Für eine akute Krankheit wie Sepsis, die sehr schnell fortschreitet und lebensbedrohlich sein kann, ist es hilfreich, ein System zu haben, das diese nicht reichlich vorhandenen Biomarker schnell misst", sagt der Erstautor Dan Wu, Doktorand am MIT.
"Sie können die Krankheit auch häufig im Verlauf überwachen", erklärt er.
Das Diagnosewerkzeug von Wu und Kollegen ist ein Mikrofluidik-Gerät, mit dem wichtige Biomarker in extrem kleinen Mengen Körperflüssigkeit nachgewiesen werden können. Dieses spezielle Gerät verwendet Mikrokügelchen, die mit Antikörpern "beschichtet" sind.
Wenn Forscher mit einer Pipette eine Blutprobe in das Gerät einführen, rasten die Antikörper am IL-6 ein. Dann verwendet ein anderer Teil der Vorrichtung eine Elektrode und die Perlen, die IL-6 eingefangen haben, und sendet ein elektrisches Signal für jede IL-6-Perle, die durchläuft.
Auf diese Weise können Forscher feststellen, in welcher Konzentration das Protein in der Blutprobe vorhanden ist.
Der gesamte Vorgang dauert nur etwa 25 Minuten, und das Gerät verbraucht nur etwa 5 Mikroliter Blut - das sind etwa 25% des Gesamtvolumens eines Blutstropfens, der durch einen Fingerstich gezogen wird.
Das neue Tool kann auch extrem niedrige IL-6-Konzentrationen nachweisen - nur 16 Pikogramm pro Milliliter, was niedriger ist als die Biomarkerkonzentration, die auf das Vorhandensein von Sepsis hinweist.
Dies deutet darauf hin, dass das Gerät sehr empfindlich auf das Vorhandensein wichtiger Biomarker reagiert. Noch wichtiger ist, dass die Wissenschaftler argumentieren, dass das innovative Tool sehr anpassungsfähig ist und zum Nachweis anderer Sepsis-Biomarker wie Interleukin-8, C-reaktives Protein und Procalcitonin eingesetzt werden könnte.
Die Forscher sehen keinen Grund, warum andere dieses Tool in Zukunft nicht anpassen könnten, um auch nach Biomarkern für andere Erkrankungen zu suchen.
„Dies ist eine sehr allgemeine Plattform. Wenn Sie den physischen Platzbedarf des Geräts erhöhen möchten, können Sie mehr Kanäle skalieren und entwerfen, um so viele Biomarker zu erkennen, wie Sie möchten. "
Dan Wu
