Biosensor til tungmetaller

Et team af Empa -forskere har udviklet en biosensor, der giver dem mulighed for at detektere forhøjede koncentrationer af kobber i en enkel, hurtig og økonomisk måde. Kobber, ligesom andre tungmetaller er problematisk i høje koncentrationer, både for miljøet og for menneskers sundhed.

Det er ingen hemmelighed, at tungmetaller som kobber er farlige stoffer, som kan have alvorlige konsekvenser for både vores miljø og menneskers sundhed. Leverskade, Alzheimers sygdom og endda kræft har alle været forbundet med høje niveauer af kobber. På trods af dette, koncentrationen af ​​tungmetaller er ofte meget høj, både i atmosfæren og i vandkilder, især i nogle udviklingslande.

For at opdage en overdreven dosis tungmetaller så tidligt som muligt, og derved undgå de deraf følgende sundhedsproblemer, meget følsomme analyser af prøver som blod er afgørende. Disse tests er dog ofte dyre og tidskrævende, kræver et passende niveau af laboratorieinfrastruktur. I udviklingslande - hvor eksponeringen for tungmetaller er højest - repræsenterer dette ofte et problem.

Et protein med en svaghed for kobber

Empa -doktorand Ramon Weishaupt har undersøgt en mere økonomisk og hurtigere måde at måle kobberkoncentrationer på. For at gøre dette kombinerede han et rødt fluorescerende protein kaldet c-phycocyanin (som spiller en rolle i fotosyntesen af ​​cyanobakterier og binder til kobberioner selv ved meget lave koncentrationer) med en nano-cellulosematrix for at skabe en tynd film. Når kobberioner binder sig til bakterieproteinet, bliver fluorescerende emission svagere, og denne ændring kan hurtigt og let måles med et spektrometer. Basismaterialet, mikrofibrilleret cellulose, stammer også fra Empas laboratorier:Det meget alsidige fibrøse materiale fremstillet af vedvarende råvarer blev udviklet på Laboratory for Applied Wood Materials.

Forskerne har testet den nye teknologi, som de har kaldt CySense, på blodprøver, blandt andre. "Én dråbe blod er tilstrækkelig til, at metoden kan påvise en koncentration af kobber, der er relevant for menneskers sundhed" forklarer, Greta Faccio, Empa videnskabsmand. CySense kan produceres økonomisk, er let at bruge og er hurtig og præcis. Ud over, hvis biosensoren vaskes ren med specielle kemikalier og vand, det kan bruges igen og igen over en uges periode.

Så enkelt som at måle blodsukker

Holdets resultater, som præsenteres i et papir offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Avancerede funktionelle materialer , åbne nye veje inden for heavy metal -analyse. Vand- og jordprøver kan evalueres på stedet, for eksempel, sparer både omkostninger og tid. Eller berørte brugere kunne overvåge kobberniveauer i deres eget blod, ved hjælp af CySense -teknikken og en læseenhed, der ligner en blodsukkermåler, dermed undgår behovet for store, dyre instrumenter og højtuddannet personale. "Selvom CySense stadig er en prototype, når det først er blevet implementeret som et salgbart system, kan det bidrage til at forbedre sundheden for et stort antal mennesker, "forudser Greta Faccio.