Multiplekse biosensorer til gavn for sundhedsvæsenet

Hurtig, omkostningseffektive elektrokemiske platforme viser løfte om højfølsom påvisning af forskellige stammer af influenza- og diarré-fremkaldende patogener.

At sende patientprøver til laboratoriet til analyse tager tid og kan forsinke behandlingen. For at løse dette, forskere er ved at udvikle en række diagnostiske værktøjer med små halvlederkrystaller, kendt som kvanteprikker, og farvestofbelagte silicananopartikler. Disse platforme kan konfigureres til at detektere flere patogener på samme tid for yderligere at forbedre deres funktionalitet på plejestedet.

Nylige fremskridt på området demonstreret af forskere baseret på King Mongkuts University of Technology Thonburi (KMUTT) i Thailand omfatter samtidig måling af DNA fra tre organismer (Vibrio cholerae, Salmonella og Shigella) ansvarlige for diarrésygdomme. Holdet har også konfigureret en platform til at identificere DNA fra fire forskellige stammer af influenzavirus.

"Samtidig registrering giver brugerne mere information og sparer tid, hvilket gør sensorerne mere omkostningseffektive, " forklarer Werasak Surareungchai, leder af Bio and Chemical Sensor Research Group hos KMUTT. "Ud over, den samlede prøvestørrelse, der kræves til at påvise alle de biologiske mål, er typisk meget mindre end for konventionelle metoder, fordi disse enheder kun kræver en enkelt prøve."

For at skabe sine biosensorer, gruppen anvender DNA-sekvenser, der binder til specifikke bakterier, vira eller andre sygdomsfremkaldende mikroorganismer. Under formulering, DNA-sekvensen er knyttet til enten en kvanteprik eller en silicananopartikel, som fungerer som et mærke eller en markør og gør det muligt let at identificere eventuelle bindingsbegivenheder i en patientprøve.

Fordi kvanteprikkerne er lavet af forskellige metaller (bly, cadmium og zink), de producerer forskellige farver af fotoluminescens og reagerer ved forskellige spændinger, med tydelige strømspidser som reaktion på et spændingssweep, som kan bruges til at identificere deres tilstedeværelse.

Ved at udnytte denne adfærd i deres biosensor, forskerne konstruerer samtidig påvisning af flere patogener ved hjælp af en trinvis bølgeform.

I deres silica nanopartikel-baserede enheder, forskerne fanger forskellige farvestofmolekyler, hver retter sig mod en anden mikroorganisme inde i partiklerne for at muliggøre analyse. Igen, farvestofferne reagerer ved forskellige spændinger, giver holdet mulighed for at lokalisere tilstedeværelsen af ​​flere patogener i prøven på samme tid.