Jste zde

Elvesys - nejrychlejší platforma pro detekci patogenů na světě

Společnost Elvesys, malý francouzský startup se špičkovými výsledky v oblasti detekce patogenů, použila hardware pro sběr dat od NI a software LabVIEW pro vytvoření nejrychlejší platformy pro detekci patogenů na světě, kterou lze použít k nenákladné diagnostice pacientů.

Ohrožení veřejného zdraví bohužel již není pouze zápletkou pro apokalyptické knihy či hollywoodské filmy. Nemoci, jako jsou Ebola a chřipka, a patogenní hrozby, jako je antrax, jsou reálnými důsledky rostoucí světové populace a její mobility. Vytvoření detekčních metod, které dokáží rychle a spolehlivě diagnostikovat tyto hrozby, má skutečný potenciál pro záchranu lidských životů.

Přijetí velké výzvy a boj s pandemiemi

Čas a přesnost jsou kritickými prvky při pokusech o efektivní detekci patogenů. Proto označila Národní technická akademie pokrok v informatice ve zdravotnictví jako jednu z největších technických výzev pro 21. století. Hlavní motivací pro tuto velkou výzvu je zlepšení přípravy a reakce na ohrožení veřejného zdraví v podobě pandemií a chemických a biologických zbraní.

Rekordní rychlost pro záchranu životů
Dnešní technologie pro detekci patogenů vyžadují nezanedbatelné množství času a nákladného laboratorního vybavení k dosažení přesných a spolehlivých výsledků při testování. Když jde o prevenci prudkého šíření životu nebezpečných patogenů, jako jsou Ebola či antrax, záleží na každé minutě.

Proto společnost Elvesys vyvinula Fastgene, nejrychlejší technologii na světě pro detekci jakéhokoliv patogenního agentu z kapky krve či slin. S pomocí technologie Fastgene mohou zdravotníci detekovat Ebolu za šest minut a antrax za sedm minut. To je o 7 resp. 14 minut rychleji ve srovnání s nejlepšími současnými technologiemi. Pacienti tak získají více času na léčbu a dochází k minimalizaci další expozice, která by mohla vést k epidemii.

 

Obrázek 1. Technologie Fastgene pro detekci patogenů

Technologie

Technologie Fastgene je založena na mikrofluidních technologiích společnosti Elvesys. Mikrofluidní technologie má svůj původ v mikroelektronice, která umožňuje přesné řízení kapalných vzorků. Díky drastickému zmenšení potřebného vzorku na kapku krve či slin lze s pomocí jednoho čipu typu „lab-on-a-chip“ provádět několik diagnostických operací. Technologie pro detekci patogenů od Elvesys dokáže rychle rozmnožit specifické části DNA a zvýšit tak počet kopií přítomných ve vzorku. Díky tomu je detekce patogenů mnohem snazší.
Jsou tři klíčové komponenty, díky kterým je tato mikrofluidní platforma tak úspěšná: systém pro správu mikrofluidních vzorků, systém pro detekci a měření fluorescentních markerů a softwarové rozhraní pro pro řízení celého procesu. Při rozmnožování DNA se určuje celkové množství patogenů přítomných ve vzorku pomocí detekce fluorescentního bodu v každém duplikátu DNA.
Vzhledem k vysoké rychlosti rozmnožování DNA je zcela zásadní, aby systém pro detekci fluorescentních markerů dokázal udržet tempo, aniž by došlo ke snížení přesnosti. Pro tento účel společnost Elvesys vytvořila a uvedla na trh vlastní fluorescentní čtečku pod značkou Elveflow, která využívá nenákladné multifunkční zařízení pro sběr dat NI USB-6003. Celá komplexní laboratorní procedura vyžaduje hardware se softwarovou integrací s vzorkovací rychlostí 100 kHz a schopností detekovat malé variace DNA na pozadí silného šumu, s rozlišením 16 bitů pro zajištění přesného počtu vzorků DNA.

Obrázek 2. Společnost Elvesys zvolila hardware NI DAQ kvůli jeho přesnosti, rychlosti měření a ceně.

Společnost Elvesys použila software LabVIEW, který zahrnuje přes 950 vestavěných analytických funkcí, pro optimalizaci přesnosti a rychlosti a minimalizaci času potřebného pro vývoj. Navzdory komplexitě spojené s automatizací fluorescentní čtečky, detekcí DNA a analýzou dat, vytvořila společnost Elvesys uživatelské rozhraní v LabVIEW, aby se přístroj snadno používal.

 

Obrázek 3. Hladká integrace hardwaru NI DAQ s LabVIEW pro řízení systému Fastgene značně zkrátila čas potřebný pro vývoj.

Zkrácení vývoje s LabVIEW a NI DAQ

S malým týmem 20 lidí uvedla společnost Elvesys na trh, v podobě zařízení Elveflow, technologie použité pro vývoj systému Fastgene pro detekci patogenů. Protože se společnost řadí mezi inovativní startupy se zrychlenými vývojovými cykly a žádnou externí finanční investicí, představoval plně přizpůsobitelný DAQ hardware, který lze programovat ve vysokoúrovňovém vývojovém prostředí, zásadní prvek pro úspěch tohoto i jiných přístrojů Elveflow.

Celý návrh, vývoj a stavba prototypu kompletní platformy pro detekci patogenů trval společnosti Elvesys méně, než dva roky, což přitáhlo pozornost francouzské státní agentury pro veřejné nákupy (SAE). Agentura si u společnosti Elvesys objednala vývoj dalšího prototypu, který by bylo možné použít pro francouzské vojenské jednotky nasazené v poli. Ačkoliv tento prototyp může pomoci s ochranou vojáků či měst, jeho hlavní aplikační oblastí zůstává rychlá a levná diagnostika pacientů při lékařských konzultacích.

Použití špičkových mikrofluidních technologií a spolehlivého měřicího systému od NI společnosti Elvesys také zajistil získání ceny Worldwide Innovation Challenge od francouzské vlády.

Obrázek 4. Elveflow je nyní světovým lídrem ve vědecké instrumentaci pro mikrofluidní systémy.

http://www.elveflow.com

 

Hodnocení článku: