Ultra-præcision nano-sensor kunne opdage jernlidelser

Kroniske jernubalancer – enten for lidt eller for meget jern i blodet – kan resultere i medicinske tilstande lige fra anæmi og hæmokromatose til mere alvorlige sygdomme, såsom kræft, Parkinsons sygdom og Alzheimers sygdom.

Hæmokromatose er en af ​​Australiens mest almindelige arvelige sygdomme, og Australian Bureau of Statistics anslår cirka 780, 000 mennesker lever med anæmi.

School of Biomedical Engineering Ph.D. kandidat og Sydney Nano Institute studerende ambassadør, Pooria Lesani, som er i gang med sine studier under vejledning af professor Hala Zreiqat og Dr. Zufu Lu, har udviklet en multifunktionel bio-probe i nanoskala, der giver forskere mulighed for præcist at overvåge jernlidelser i celler, væv, og kropsvæsker så små som 1/1000 af en millimol.

Testen er mere følsom og specifik end blodprøver, der i øjeblikket bruges til at påvise jernlidelser, som begynder meget lavt, koncentrationer på celleniveau.

Ved at bruge ny kulstofbaseret fluorescerende bio-nanoprobe-teknologi, testen, som involverer ikke-invasive subkutane eller intravenøse injektioner, giver mulighed for en mere præcis sygdomsdiagnose før symptomernes begyndelse, potentielt muliggør tidlig behandling og forebyggelse af mere alvorlige sygdomme.

"Mere end 30% af verdens befolkning lever med en jernubalance, som over tid kan føre til visse former for kræft, samt Parkinsons sygdom og Alzheimers sygdom, " sagde hr. Lesani fra Tissue Engineering and Biomaterials Research Unit og ARC Center for Innovative BioEngineering.

"Nuværende testmetoder kan være komplekse og tidskrævende. For at imødegå dette, og for at muliggøre tidlig opdagelse af alvorlige sygdomme, vi har udviklet en hypersensitiv og omkostningseffektiv hudtestteknik til at påvise jern i kroppens celler og væv.

"Vores seneste test viste en hurtig påvisning af frie jernioner med bemærkelsesværdig høj følsomhed. Jern kunne påvises i koncentrationer i intervallet parts per milliard, en rate ti gange mindre end tidligere nano-sonder.

"Vores sensor er multifunktionel og kan anvendes til billeddannelse af dybt væv, involverer en lille sonde, der kan visualisere strukturen af ​​komplekse biologiske væv og syntetiske stilladser."

Testet på svinehud, nanosonden overgik de nuværende teknikker til dybvævsbilleddannelse, og trængte hurtigt ind i biologisk væv til dybder på 280 mikrometer og forblev sporbare i dybder på op til 3, 000 mikrometer - omkring tre millimeter - i syntetisk væv.

Holdet sigter mod at teste nanosonden i større dyremodeller, samt undersøge andre måder, hvorpå det kan bruges til at bestemme strukturen af ​​komplekse biologiske væv.

Vi håber at integrere nanoproben i et "lab-on-a-chip" sensorsystem - en bærbar, diagnostisk blodprøveværktøj, som kunne give klinikere mulighed for at fjernovervåge deres patienters helbred.

"Lab-on-a-chip-systemer er relativt enkle at betjene og kræver kun små blodvolumenprøver fra patienten for at få en nøjagtig indsigt i potentielle ferri-ion-lidelser i kroppen, hjælpe med tidlig intervention og forebyggelse af sygdom, " han sagde.

Nanosensorerne kan også fremstilles af landbrugs- og petrokemiske affaldsprodukter, giver mulighed for lave omkostninger, bæredygtig produktion.