Bygning af bedre gasfasebiosensorer til bekæmpelse af sygdomme

Forskere fra Tokyo Medical and Dental University (TMDU) introducerer en nem metode til fremstilling af biosensorer lavet af elektrospundne polymerer. Ved at indlejre enzymer i polymerstrengen var enzymerne operationelle selv i tør tilstand. Disse biosensorer kan bruges til at screene visse sygdomme, samt til at overvåge miljøer for specifikke kemiske forbindelser i luften.

Enzymer er biologiske katalysatorer, der tillader mange kemiske reaktioner, der er afgørende for livet, at udvikle sig meget hurtigere, end de normalt ville. Et af de bemærkelsesværdige træk ved nogle enzymer er deres stærke specificitet, hvor reaktionen vil fungere med visse målmolekyler, men ikke med selv meget lignende. Forskere har længe vidst, at disse egenskaber kan bruges til at skabe meget følsomme og nøjagtige biosensorer for specifikke stoffer, herunder dem, der er forbundet med sygdommen. Imidlertid kræver de fleste konventionelle biosensorer at holde enzymet i en våd tilstand, så de ikke bliver denatureret og mister deres evne til at katalysere reaktioner.

Nu har et samarbejdende team af forskere fra TMDU og Waseda University ledet af professorerne Kohji Mitsubayashi og Naoya Takeda skabt en ikke-invasiv biosensor for flygtige organiske forbindelser i form af et fast mesh. En opløsning af polyvinylalkohol blev først kombineret med enzymet alkoholdehydrogenase og coenzymet nikotinamid adenin. Blandingen blev presset gennem en dyse ved høj spænding. Tynde fibre af polymer akkumulerede på samlepladen, med enzymet indlejret indeni, indtil et fast net blev opnået. Tilstedeværelsen af ​​ethanoldamp kunne påvises baseret på en signifikant stigning i fluorescerende aktivitet.

"Vi fandt ud af, at immobilisering af enzymerne inde i nettet bevarede deres aktivitet, selv under omgivende forhold," siger forfatter Misa Nakaya. Forskerne udførte test for at bestemme de optimale pH-forhold og evaluerede forholdet mellem fluorescensintensitet og anvendt ethanolmængde. De fandt også, at biosensorens fluorescens ikke blev udløst, når den blev udsat for andre flygtige forbindelser, såsom acetone eller methanol, så specificiteten blev opretholdt.

"Vores tørformede biosensor til at detektere kemikalier i luften vil have en meget bedre chance for at opnå udbredt kommerciel anvendelse på grund af dens lette fremstilling," siger forfatter Kohji Mitsubayashi. At have kapaciteten til at producere solide biosensorer hurtigt og billigt kan muliggøre nye point-of-care diagnostik og miljøovervågningssystemer til brug i marken.

Forskningen er publiceret i Biosensors and Bioelectronics . + Udforsk yderligere

Detektering af metabolitter på tæt hold