Pequena empresa, grande desafio: Elvesys cria a plataforma de detecção de agentes patogênicos mais rápida do mundo

Dr Maël Le Berre, CTO and Cofounder, Elvesys

"Nós precisamos de alta exatidão, alta precisão e alta velocidade de aquisição. Utilizamos o hardware da NI desde o início e, graças aos preços e política de preços da NI, pudemos manter essa vantagem nos produtos finais que vendemos. Essa é uma grande vantagem para baixar o custo do desenvolvimento."

- Dr Maël Le Berre, CTO and Cofounder, Elvesys

O desafio

As calamidades de saúde pública, infelizmente, não acontecem mais apenas em dramas apocalípticos ou suspenses de Hollywood. Doenças como a Ebola e gripes, além de ameaças patogênicas como o antraz, são consequências muito reais de uma população mundial crescente e de mobilidade cada vez maior. Estabelecer métodos de detecção que possam diagnosticar essas ameaças com rapidez e confiabilidade tem o potencial real de salvar vidas.

A solução

A Elvesys, uma pequena start-up francesa de vanguarda na detecção de agentes patogênicos, usou o hardware de aquisição de dados da NI e o software LabVIEW para criar a plataforma de detecção mais rápida do mundo, possibilitando diagnosticar pacientes a um custo muito baixo.

Autor(es):

Dr Maël Le Berre, CTO and Cofounder - Elvesys
Dr Guilhem Velvé Casquillas, CEO and Cofounder - Elvesys

 

Um grande desafio e a batalha contra as pandemias 

Tempo e exatidão são elementos críticos na detecção de agentes patogênicos. Esse é o motivo pelo qual a National Academy of Engineering identificou o avanço da informática médica como um dos grandes desafios da engenharia para o século 21. A principal motivação para esse grande desafio é melhorar a preparação e a resposta contra emergências de saúde pública, como pandemias e ataques químicos ou biológicos.

 

 

 

Resposta em tempo recorde que salva vidas

As tecnologias atuais de detecção de agentes patogênicos exigem consideráveis recursos de tempo e equipamentos de laboratório de alto custo para poderem oferecer resultados de teste precisos e confiáveis. Quando se trata de evitar surtos de agentes patogênicos que ameaçam vidas, como o Ebola e antraz, minutos podem fazer a diferença.

 

Esse é o motivo pelo qual a Elvesys desenvolveu o Fastgene, a tecnologia mais rápida do mundo para a detecção de qualquer agente patogênico em uma única gota de sangue ou saliva. Usando o Fastgene, agentes de saúde podem detectar o Ebola em 6 minutos e o antraz em 7 minutos. Esses tempos são, respectivamente, 7 e 14 vezes mais rápidos que as melhores tecnologias atualmente disponíveis em todo o mundo. Com isso, é possível atender os pacientes mais rapidamente e evitar uma maior disseminação desses agentes, que poderia desencadear uma epidemia.

 

Tecnologia

A Fastgene é baseada em tecnologias de microfluidos da Elvesys. Os microfluidos são uma tecnologia nascida a partir da microeletrônica, que permite o controle preciso de amostras de fluido. Reduzindo drasticamente o tamanho da amostra a uma única gota de sangue ou saliva, é possível reunir várias operações de diagnóstico em um único "laboratório em um chip". A tecnologia Fastgene de detecção de agentes patogênicos com um "laboratório em um chip" multiplica rapidamente uma parte específica do DNA para aumentar o número de cópias presentes em uma amostra, o que torna muito mais fácil detectar os agentes patogênicos.

 

Três componentes importantes são os responsáveis pelo sucesso dessa plataforma de microfluidos: o sistema de gerenciamento de amostras de microfluidos, um sistema de detecção e medição por marcadores fluorescentes e uma interface de software que controla todo o processo. À medida que o DNA é multiplicado, a quantidade total dos patógenos presentes na amostra é determinado pela detecção de um ponto fluorescente em cada replicação de DNA.

 

Devido à rapidez da multiplicação do DNA, é crítico que o sistema de detecção de marcadores fluorescentes tenha essa mesma rapidez, sem sacrificar a exatidão. Para conseguir isso, a Elvesys criou e comercializou, sob a marca Elveflow, um leitor customizado de fluorescência, utilizando o dispositivo NI USB-6003 de aquisição de dados multifuncional de baixo custo. Simplificar um procedimento complexo de laboratório exigiu alta integração entre hardware e software, com velocidade de aquisição de 100 kHz e a capacidade de detectar pequenas variações no DNA na presença de alto ruído de fundo e resolução de 16 bits, para garantir uma contagem exata das amostras de DNA.

 

 

 

A Elvesys usou o software LabVIEW e suas mais de 950 funções de análise para otimizar a precisão e velocidade, além de minimizar o tempo de desenvolvimento. Apesar da complexa funcionalidade da automação do leitor de fluorescência, detecção de DNA e análise dos dados, a Elvesys criou uma interface de usuário do LabVIEW para garantir o fácil uso em campo.

 

 

 

Menor tempo de desenvolvimento com o LabVIEW e o hardware de aquisição de dados da NI

Com uma pequena equipe de 20 pessoas, a Elvesys levou ao mercado, com o Elveflow, as tecnologias utilizadas para desenvolver o sistema Fastgene de detecção de agentes patogênicos. Sendo uma start-up altamente inovadora, com ciclos de desenvolvimento acelerados e sem investimento financeiro externo, ter um hardware de aquisição de dados totalmente customizado, programável em um ambiente de desenvolvimento de alto nível, foi essencial para o sucesso deste e de outros instrumentos Elveflow.

 

Na verdade, a Elvesys projetou, desenvolveu e prototipou toda a sua plataforma de detecção de agentes patogênicos em menos de 2 anos, o que chamou a atenção da agência nacional de contratos públicos da França (SAE). A SAE também concedeu aprovação oficial à Elvesys para o desenvolvimento de outro protótipo que pudesse ser levado por soldados franceses para uso operacional em campo. Seja protegendo soldados ou cidades, a principal aplicação desse protótipo continua sendo o diagnóstico rápido e de baixo custo de pacientes durante uma consulta médica.

 

Seu uso de tecnologia de ponta de microfluidos e um sistema confiável de medição da NI também concedeu à Elvesys o prêmio mundial de desafio em inovação do governo francês.

 

Informações sobre o autor

Dr Maël Le Berre, CTO and Cofounder
Elvesys
France

Figure 1. Fastgene Pathogen Detection Technology
Figure 2. Elvesys chose NI DAQ hardware because of its accuracy, precision, speed of acquisition, and cost.
Figure 3. Seamless integration of NI DAQ hardware with LabVIEW to control the Fastgene system greatly reduced development time.
Figure 4. Elveflow is now a global leader in scientific instrumentation for microfluidics.

Elvesys Creates Pathogen Detection System Using NI Low Cost DAQ and LabVIEW