Projekt megnevezése: Gyors húgyúti baktérium elemző mérőkészülék fejlesztése (Rapid urine bacteria analyzer)
Projekt rövid neve: VEKOP-RUBA
Támogató: Pénzügyminisztérium
A projekt az Európai Unió és Magyarország Kormánya közös finanszírozása keretében az Európai Regionális Fejlesztési Alaptámogatásával a Versenyképes Közép-Magyarország Operatív Program – Stratégiai K+F műhelyek kiválósága részben valósul meg.
Kedvezményezettek: 77 Elektronika Műszeripari Kft., Semmelweis Egyetem, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézet
Projekt azonosító: VEKOP_2.2.1-16-2017-00001
Konzorciumvezető: Varga Máté /Témavezető: Dr. Fürjes Péter, Dr. Horváth Róbert
A projekt támogatásának összege: 568,71MFt
Támogatásintenzitás: 65%
Futamidő: 2017.10.01-2020.09.30.
Sajtóközlemény 2018.06.29 (PDF, letölthető)
A projekt célja:
A nagyvállalkozások, kutatóhelyek és felsőoktatási intézmények együttműködések ösztönzésére indult az új kutatás fejlesztési projekt 2017. októberében a 77 Elektronika Kft., a Semmelweis Egyetem Orvosi Mikrobiológiai Intézete és Gyógyszerkutatási és Gyógyszerbiztonsági Centruma és az Energiatudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézetének részvételével. A Versenyképes Közép-Magyarország Operatív Program „Kutatóintézeti kiválóság és nemzetközi együttműködések” keretében a konzorcium 568,71 millió Ft Európai Uniós vissza nem térítendő támogatásban részesül a projekt 39 hónapja alatt a kutatás elvégzésére, valamint a prototípusok kifejlesztésére.
A pályázat keretén belül egy innovatív szenzortechnológiára épülő, ún. lab-on-a-chip (LoC) (laboratórium egy chipen) alapú húgyúti baktérium-analizátor prototípusa kerül kifejlesztésre, amellyel a jelenlegi egy napos tenyésztéssel szemben egy óra alatt kvalitatívan meghatározható az előzetesen kiválasztott 4-5 baktérium (E. coli, Klebsiella spp., Proteus spp., Staphylococcus saprophyticus és Enterococcus spp.) jelenléte. A baktériumok gyors kimutatása diagnosztikai és terápiás szempontból is rendkívül fontos, hiszen egy ilyen diagnosztikai rendszer elterjedése megfelelő terápia alkalmazása mellett egyértelműen elősegítheti a multi- rezisztens baktérium törzsek okozta fertőzések visszaszorítását hazai és nemzetközi szinten, ezáltal csökkentve az elkerülhető halálesetek számát. A kifejlesztendő prototípus a szakorvosok és háziorvosok kezében egy hatékony eszköz lehet, hiszen használatával lehetőség nyílik a gyors és pontos diagnosztika felállítására bakteriális fertőzés esetén. Ennek generális társadalmi előnye, hogy csökkenhet a paciensenkénti diagnosztikára fordított idő, meggyorsítva a terápiás döntéseket. A lerövidült diagnosztikával, csökkenhet a várakozási idők a rendelőkben vagy a hospitalizációs idő a kórházakban. A készülék a 77 Elektronika Kft. vizeletdiagnosztikai üzletágában egy radikális új szegmenst jelenthetne, és mind a laborautomata rendszert (kémiai paraméterek és vizeletüledék vizsgálata), mind pedig az asztali, azaz point-of-care készülékek termékcsaládját tekintve egyedülálló méréstechnológiával bővítheti, megteremtve a bakteriológiai vizsgálatok új dimenzióját.
A projekt legfontosabb eredményei, publikációi:
Elkészült a mikroszkópos mérőkészülék több prototípusa, a mérőegységet vezérlő PC-s szoftver, véglegesítettük az eldobható tesztkazetta fluidikai struktúráját és a baktériumdetekciót végző biológiai szenzorját, és kidolgoztuk a mérőegység-kazetta interface-eket, azaz a mechanikai rögzítő-mozgató rendszert, a szívó pumpa pneumatikus és a dielektroforetikus modul elektronikai kontaktusát. Ezen túl kiépítettük a fogyóeszköz prototipizáláshoz szükséges labor infrastruktúrát, a többrétegű tesztkazetta és a biológiai szenzor gyártóeszközeit, valamint a bioszenzor felületkezelési protokollját. Ezen feladatok elméleti számításokon alapuló tervezési munkát, valamint precíz gyártási eljárások kidolgozását, tesztelését jelentették.
A rendszerintegrációs feladatokon túlmenően sok olyan nem elhanyagolható szakmai eredmény is született a konzorciumi munkacsoportoknál, amelyeket a robusztus rendszerigényt szem előtt tartva, a preklinikai teszteléshez használt rendszer verziójába végül nem integráltuk. Ezen ígéretes ötletek és megoldások egy része további kutatást igényelnek, ahhoz, hogy a rendszer szerves részei lehessenek. Részeredményeink biztatók, jelenleg nehezen technologizálhatók, később azonban integrálhatóvá válhatnak és tovább javíthatják a mérőképességet, vagy új funkcionalitást adhatnak hozzá. A pályázati munka időtartamát kihasználva így ezen méréseket is folytattuk és dokumentáltuk. Ilyen részeredményünk a kazettába integrált szűrést végző crossflow modul, vagy a centrifugálással és dielektroforetikus modullal történő baktériumsűrítés, mely a mérés érzékenységét növeli. A projekt során végzett kutatásokból publikációs eredmények is születtek.
Végül a sikeres integráció rendszerszintű tesztelését követően, a projekt lezárásának fontos elemként a preklinikai validációs mérések, kiértékelésük és szakmai véleményezésük is megtörtént.
A projekt eredményeit az alábbi közleményekben részleteztük (2023.12-i állapot):
CIKKEK:
- Bányai A., Bató L., Leelőssyné Tóth E., Varga M., Fürjes P., Áramlástani jelenségek mikroszkopikus mérettartományban – mikrofluidikai rendszerek és alkalmazásaik, Fizikai Szemle LXXIII 383-389, 2023
- A. Bányai, E. Farkas, H. Jankovics, I. Székács, E. L. Tóth, F. Vonderviszt, R. Horváth, M. Varga, P. Fürjes, Dean-Flow Affected Lateral Focusing and Separation of Particles and Cells in Periodically Inhomogeneous Microfluidic Channels, SENSORS 23 (2) 800, 2023 (IF: 3.576)
- A. Bányai, E. L. Tóth, M. Varga, P. Fürjes, Geometry-Dependent Efficiency of Dean-Flow Affected Lateral Particle Focusing and Separation in Periodically Inhomogeneous Microfluidic Channels, Sensors, 22 (9), 3474, 2022 (IF: 3.576)
- E. Farkas, R. Tarr, T. Gerecsei, A. Saftics, K. D. Kovács, B. Stercz, J. Domokos, B. Peter, S. Kurunczi, I. Szekacs, A. Bonyár, A. Bányai, P. Fürjes, Sz. Ruszkai-Szaniszló, M. Varga, B. Szabó, E. Ostorházi, D. Szabó, R. Horváth, Development and In-Depth Characterization of Bacteria Repellent and Bacteria Adhesive Antibody-Coated Surfaces Using Optical Waveguide Biosensing, BIOSENSORS 12 : 2 Paper: 56 , 20 p., 2022 (IF: 5.519)
- D. Petrovszki, S. Valkai, E. Gora, M. Tanner, A. Bányai, P. Fürjes, A. Dér, An integrated electro-optical biosensor system for rapid, low-cost detection of bacteria, MICROELECTRONIC ENGINEERING 239 Paper: 111523 , 9 p., 2021 (IF: 2.523)
KONFERENCIÁK:
- A. Bányai, E. L. Tóth, P. Fürjes, Effects of channel morphology on magnetophoretic separation in microfluidic particle trapping, Lab-on-a-Chip and Microfluidics Europe 2022 Conference, Rotterdam, The Netherlands, 2022
- A. Bányai, M. Varga, P. Fürjes, Filtration efficiencies of crossflow type microfilters for E.Coli separation, Mátrafüred International Meeting on Chemical Sensors 2022, Visegrád, Hungary, 2022
- E. Farkas, R. Tarr, T. Gerecsei, A. Saftics, K. D. Kovács, B. Stercz, J. Domokos, B. Péter, S. Kurunczi, I. Székács, A. Bonyár, A. Bányai, P. Fürjes, Sz. Ruszkai-Szaniszló, M. Varga, B. Szabó, E. Ostorházi, D. Szabó, R. Horváth, Label-free optical biosensor method for detailed analysis of bacteria repellent and adhesive surfaces, Regional Biophysics Conference, 2022
- D. Petrovszki, S. Valkai, E. Gora, M. Tanner, A. Bányai, P. Fürjes, A. Dér, Dielectrophoretically enhanced detection of E. coli cells by an integrated optical biosensor system, 45th International Conference on Micro & Nanoengineering, Rhodes, Greece, 2019
- Petrovszki D., Valkai S., Gora E., Tanner M., Bányai A., Fürjes P., Dér A., E. coli sejtek dielektroforetikusan erősített detektálása integrált optikai bioszenzorral, a Magyar Biofizikai Társaság XXVII. Kongresszusa, Debrecen, Magyarország, 2019
- A. Bányai, P. Hermann, O. Hakkel, Z. Hajnal, P. Fürjes, Shape design dependent performance of DLD (deterministic lateral displacement) based particle separation systems – FEM modelling and validation, Lab-on-a-Chip Europe Conference, Rotterdam, The Netherlands, 2019