PROJECT

EN: The current drive to decrease time of diagnosis and to reduce infection-related morbidity and mortality rates. An innovative detection and molecular diagnosis tool is now embodied in the combination of Raman spectroscopy with nanotechnology, assisted by powerful chemometrics.

In this project we aim to develop and validate robust models and methods for spectral data analysis in order to improve response strategies for acute fungal and bacterial infections. The surface-enhanced Raman scattering (SERS)-based pathogens’ detection at single-cell level, within less than 15 minutes, will be combined with a high-precision clustering algorithm that will enable sepsis-related spectral pathology prediction.

Thus, we propose a rapid, ready-to-use system of detection and diagnose that will be validated as a culture-free analysis tool of real-life samples in sepsis situations. This innovative methodology is sustained by the research background of the candidate (specialized in vibrational spectroscopic techniques, mainly SERS and its analytical chemistry and biomedical applications) and the mentor’s expertise in chemoinformatics and intelligent data analysis.

The objectives of the project are development, optimization and validation of robust models and methods of spectral data analysis by using up-to-date fingerprinting and clustering algorithms and finally, application for a patent registration. Special emphasis will be dedicated to the intelligent spectral data analysis, which is still an emerging research field. The critical impact is given by the low cost, high sensitivity, rapid identification of the pathogen, the targeted treatment offered to the patient and significant healthcare and financial resources saved.

There will be tested clinically relevant prokaryotic and eukaryotic pathogens, including causative of complications in immunosuppressed patients, with special attention dedicated to “superbugs”.

RO: Tendința actuală de a reduce timpul necesar diagnozei și respectiv rata de mortalitate corespunzătoare infecțiilor justifică eforturile științifice continue de a identifica noi soluții în acest sens. Un instrument alternativ de diagnoză moleculară și detecție ultrasenzitivă este reprezentat de combinarea spectroscopiei Raman cu nanotehnologia, asistată de metode chemometrice complexe.

În acest proiect, se propune dezvoltarea și validarea unor modele și metode noi și robuste de analiză a datelor spectrale care să îmbunătățească reacția medicală în caz de infecții acute cauzate de ciuperci sau bacterii. Detecția bazată pe spectroscopia Raman de amplificare la suprafață (SERS) a patogenilor la nivel unicelular în mai puțin de 15 min va fi combinată cu algoritmi de analiză de mare precizie care să permită indicarea unui tratament țintit și eficient în caz de septicemie.

Astfel, se va valida un sistem rapid de detecție și diagnoză bazat pe analiza probelor reale fără să implice culturi de microorganisme. Metoda inovativă este susținută de experiența anterioară a candidatului (specializat în spectroscopia vibrațională și aplicații de biochimie analitică) și cea a mentorului în analiză complexă și inteligentă a datelor spectrale.

Obiectivele proiectului sunt dezvoltarea, optimizarea și validarea unor modele și metode robuste de analiza a datelor spectrale și, în final, patentarea rezultatelor obținute. Se va pune accentul pe reducerea resurselor computaționale și de timp necesare actualmente pentru analiză de mare precizie a datelor spectrale.

Se vor testa patogeni din clasa eucariotelor și procariotelor, în special cei cu rezistență multiplă la antibiotice, inclusiv cei cauzatori de complicații la pacienții imunodeprimați.