Hans exjobb kan rädda liv

Kaiyang Zeng har utvecklat en metod som minskar tiden för att diagnostisera sepsis från dagar till en timme. Hans arbete kan förändra hur sjukvården räddar liv. För det har han belönats med Lilla Polhemspriset av Sveriges Ingenjörer.

I ett laboratorium på KTH har Kaiyang Zeng tagit sig an en av vårdens mest pressande utmaningar: hur man snabbt diagnostiserar sepsis (blodförgiftning), en sjukdom som dödar miljontals människor varje år.

Hans examensarbete, som belönats med Lilla Polhemspriset av Sveriges Ingenjörer, bygger på en ny metod som sparar livsviktig tid i kampen mot den dödliga infektionen.

– Att använda materialvetenskap för att lösa ett konkret medicinskt problem kändes självklart. Jag ville göra något som kan påverka människors liv på riktigt, berättar Kaiyang Zeng, som har en bakgrund i materialvetenskap från Harbin Institute of Technology i Kina och en masterexamen i nanoteknologi från KTH.

Ökar chansen att överleva

Diagnosen av sepsis är idag beroende av blododlingar – en process som kan ta mellan 24 och 72 timmar. Med en lutande filterdesign separerar Kaiyang Zeng bakterier från blodet på en timme – utan att genomföra blododling.

– Metoden är både snabb och enkel att använda. Det innebär att läkare kan sätta in rätt antibiotika tidigare, vilket dramatiskt ökar chansen för patienter att överleva, förklarar Kaiyang Zeng.

Att utveckla en fungerande metod krävde både kreativitet och noggrannhet. En av de största utmaningarna var att optimera vätskans densitet så att bakterierna kunde separeras effektivt från blodcellerna, som har nästan identiska egenskaper.

– Vi märkte att även en förändring på en procent i densiteten kunde påverka resultatet med över 50 procent. Det var mycket analys och många tester innan vi hittade rätt balans, säger Kaiyang Zeng.

Han testade metoden genom att blanda bakterier med blod för att simulera förhållandena hos sepsispatienter. Genom att kultivera bakterier från de separerade blodproverna kunde Kaiyang Zeng visa att metoden fungerade, även vid extremt låga bakteriekoncentrationer ner till 10 CFU/mL (kolonibildande enheter per milliliter).

– Det var en utmaning att arbeta med så låga bakteriekoncentrationer. Vi behövde vara extremt noggranna i varje steg så att separationen fungerade och resultaten speglade metodens potential.

Metoden kräver inte dyr utrustning

Nästa steg i valideringen av metoden är att testa den på blod från riktiga patienter. Det innebär nya utmaningar, exempelvis hur bakterier i patientblod kan interagera med immunförsvaret och därmed påverka separationen.

– En del bakterier kan till exempel binda till antikroppar eller tas upp av immunceller. Dessa processer kan ändra deras storlek och densitet. Vi måste designa fler parallella experiment och fördjupa vår kunskap om blodets egenskaper för att lösa sådana problem, förklarar Kaiyang Zeng.

Metoden kan enkelt integreras i vården, eftersom den använder standardutrustning som centrifuger, vilket gör den både kostnadseffektiv och praktisk för dagens sjukvård.

– En stor fördel med metoden är att den inte kräver avancerad eller dyr utrustning. Den kan integreras med de resurser som redan finns på plats, säger Kaiyang Zeng.

Använder nu sin kunskap i stålindustrin

Trots att metoden för sepsisdiagnostik är banbrytande har Kaiyang Zeng valt att gå vidare till ett helt nytt forskningsområde. Som doktorand vid KTH arbetar han nu med att lösa problem relaterade till väteförsprödning i stål, en nyckelfråga för hållbar stålproduktion.

– Jag tror på att använda mina kunskaper i olika fält. Det jag lärde mig under examensarbetet, särskilt hur små förändringar kan ha stor inverkan, är något jag tar med mig in i min nya forskning.

Att få Lilla Polhemspriset har varit en milstolpe för Kaiyang Zeng. Det har inte bara uppmärksammat hans arbete utan också gett honom chansen att möta ingenjörer och forskare med samma driv att skapa en bättre framtid.

– Att få priset var fantastiskt. Jag hoppas att min metod en dag används för att rädda liv och att jag genom min forskning kan fortsätta bidra till samhället, säger Kaiyang Zeng.

Metoden i korthet

Problemet: Den inledande blododlingen i sepsisdiagnostik tar 1–3 dagar.

Lösningen: En filterdesign som separerar bakterier från blod på en timme, utan odling.

Testning: Metoden har testats på laboratorieprover där bakterier tillsatts för att simulera förhållandena i sepsispatienters blod, inklusive extremt låga bakteriekoncentrationer (10 CFU/mL).

Fördelar: Snabb, kostnadseffektiv och enkel att integrera i vården.

Nästa steg: Klinisk testning på riktiga patientprover.