SensUS: Sieg der EPFL

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Acht Studierende der EPFL gewannen den Technikpreis des internationalen Wettbewerbs SensUS. Sie bauten einen trabgaren Biosensor, um den Vancomycin-Gehalt im Blut zu bestimmen und so die Nebenwirkungen dieses Antibiotikums besser in den Griff zu bekommen. Letztlich könnte die entsprechende Technologie auch auf andere Antibiotika angewendet werden.

Das SenSwiss-Team der EPFL erhielt am internationalen Wettbewerb SensUS, der am 7. und 8. September 2018 an der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden stattfand, am meisten Preise. Es bestand aus acht Master-Studierenden der Bereiche Mikrotechnik, Bioingenieurwesen und Life Sciences, wurde mit dem Technikpreis ausgezeichnet und belegte in den Kategorien Kreativität und Unternehmertum jeweils den zweiten Platz. Der Biosensor des Teams, der das Reserveantibiotikum Vancomycin im Blutplasma quantifizieren kann, hat sich am leistungsfähigsten erwiesen.

Ziel des Wettbewerbs SensUS 2018 war, einen Biosensor zu entwickeln, der die Dosierung von Vancomycin an die Bedürfnisse der Patienten anpassen kann, um schwere Nebenwirkungen zu vermeiden. Das Antibiotikum kann insbesondere die Nieren und das Gehör schädigen.

Die EPFL nahm zum zweiten aufeinanderfolgenden Mal zusammen mit zwölf Universitäten aus aller Welt teil. «Dieser Wettbewerb wurde vor drei Jahren ins Leben gerufen. Er ist sehr seriös und stellt eine riesige Herausforderung dar. Die Studierenden sind mit einer ganzen Reihe von Problemen konfrontiert und müssen lernen, im Team zu arbeiten, den anderen zu vertrauen und je nach den Fähigkeiten eines jeden Aufgaben zu delegieren», betont Teamcoach Philippe Renaud.

Polarisationsbasierte Messung

Um die Entwicklung von Biosensoren zu fördern, konzentriert sich der Wettbewerb jedes Jahr auf ein anderes Ziel, aber es geht immer darum, einen Biomarker zu verfolgen, der sich auf die öffentliche Gesundheit auswirkt. Dieser wird von einem Expertengremium ausgewählt, dem Philippe Renaud angehört. Zurzeit braucht der Test für die Vancomycin-Quantifizierung Zeit, eine grosse Blutmenge und ein Gerät, dass Zehntausende von Franken kostet. Der von den acht Master-Studierenden entwickelte, tragbare Biosensor bestimmt das Antibiotikum in weniger als fünf Minuten anhand von wenigen Tropfen Blut und kostet weniger als 5000 Franken. Um das Vancomycin zu quantifizieren, sendet das Gerät polarisiertes Licht durch eine Probe aus einer homogenen Mischung Blutplasma des Patienten und einer Lösung mit einem synthetisierten Peptid (Aminosäurensequenz).

Wie funktioniert das? «Anfänglich haben wir ein Peptid erzeugt, das sich speziell mit Vancomycin verbindet, und ihm ein fluoreszierendes Molekül angehängt», erklärt Alix Faillétaz, Studentin in Bioingenieurwesen. Wenn sich das Antibiotikum an das fluoreszierende Peptid bindet, wird dieses langsamer. Folglich sendet es ein stärker polarisiertes Licht zurück als wenn es frei ist. Dank des Polarisierungsgrads des Lichts können wir die Vancomycin-Konzentration im Blut des Patienten quantifizieren.» Gemäss Prof. Philippe Renaud gibt es die Technik bereits, aber sie wurde noch nie für einen tragbaren Biosensor verwendet.

In den Niederlanden bewies das Team nicht nur die Wirksamkeit seines Biosensors, indem es verschiedene Proben analysierte, sondern stellte auch seinen Nutzen im Medizinbereich und sein wirtschaftliches Potenzial vor. «Unser Biosensor könnte benutzt werden, um andere Antibiotika oder Biomarker zu bestimmen, sofern das Synthesemolekül angepasst wird», erklärt David Vilela, Student an der Fakultät für Life Sciences.

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