Sommerfugleeffekten i nanoteknisk medicinsk diagnostik

Små metalliske nanopartikler, der glitrer i lyset som skæl på en sommerfugls vinge, er indstillet på at blive farveændringskomponenterne i en revolutionerende ny tilgang til medicinsk diagnostik på stedet, ifølge en undersøgelse offentliggjort i International Journal of Design Engineering .

Thomas Schalkhammer og kolleger hos Attophotonics Biosciences GmbH i Østrig arbejder sammen med Roland Palkovits fra University of Applied Sciences, i Wiener Neustadt, at udvikle en nanopartikel mikrofluidisk farveanordning til medicinsk diagnostik. Holdet har demonstreret principbevis i påvisningen af ​​interleukin-6 som en vigtig markør for akut sepsis.

Forskerne påpeger, at medicinsk diagnostik på stedet er en vigtig del af sundhedsvæsenet i dag, fordi det giver rettidig information til medicinsk personale, der tager sig af patienter, samt sikrer blodtransfusionssikkerhed og giver nyttige overvågningsdata til akut indgreb i folkesundheden samt langsigtede folkesundhedsstrategier. Forskellige undersøgelser, herunder en fra Bill and Melinda Gates Foundation og National Institutes of Health (NIH) har gentagne gange understreget vigtigheden af ​​point-of-care diagnostik. Som sådan, forskere verden over søger efter indsigter og teknologi til at gøre det enkelt, transportabel, og effektive diagnostiske enheder til at imødekomme dette behov.

Det østrigske team har udviklet en ny immunassay til guld- eller palladium-nanopartikler, der fanges via immunreaktive proteiner og placeres som et tyndt lag kun få nanometer over en lysreflekterende overflade. Nanopartiklerne og spejlet danner et interferenssystem, hvis farve kan indstilles på tværs af det synlige lysspektrum. Et mikrofluidisk system - en såkaldt lab-on-a-chip - tager en prøve ind. Hvis målbiomolekylet, sygdomsmarkøren, er til stede, vil det binde sig til de modificerede nanopartikler og forårsage en synlig farveændring.

Tilsætningen af ​​en sølvkolloid opløsning forbedrer effekten, hvilket gør metallisk farveændring endnu mere tydelig. Testene kan udføres i klinikken på kun to til tre minutter og vigtigst af alt undgås eventuelle flaskehalse i medicinsk laboratorium og inkubationstider for prøver. Holdet rapporterer, at testene er meget nøjagtige og følsomme over for blot en halv milliontedel af et milligram (500 picogram) pr. milliliter prøve. Nanopartikeltesten virker, selvom prøven er uklar.