Nanorørteknologi, der fører til hurtige, billigere medicinsk diagnostik

(PhysOrg.com) - Forskere ved Oregon State University har udnyttet den ekstraordinære kraft af kulstof "nanorør" for at øge hastigheden af ​​biologiske sensorer, en teknologi, der muligvis en dag giver en læge mulighed for rutinemæssigt at udføre laboratorietests på få minutter, fremskynde diagnose og behandling, samtidig med at omkostningerne reduceres.

De nye resultater har næsten tredoblet hastigheden af ​​prototype nano-biosensorer, og bør finde anvendelser ikke kun inden for medicin, men i toksikologi, miljøovervågning, udvikling af nye lægemidler og andre områder.

Undersøgelsen er netop blevet rapporteret i Lab on a Chip , et fagligt tidsskrift. Flere forbedringer er nødvendige, før systemerne er klar til kommerciel produktion, videnskabsfolk siger, men de rummer et stort potentiale.

"Med disse typer sensorer, det burde være muligt at udføre mange medicinske laboratorieundersøgelser på få minutter, tillader lægen at stille en diagnose under et enkelt kontorbesøg, " sagde Ethan Minot, en OSU adjunkt i fysik. ”Mange eksisterende tests tager dage, koster en del og kræver uddannede laboranter.

"Denne tilgang burde opnå det samme med en håndholdt sensor, og kan reducere omkostningerne ved en eksisterende $50 laboratorietest til omkring $1, " sagde han.

Nøglen til den nye teknologi, siger forskerne, er den usædvanlige kapacitet af carbon nanorør. En udløber af nanoteknologi, som beskæftiger sig med ekstraordinært små partikler nær det molekylære niveau, disse nanorør er lange, hule strukturer, der har unik mekanisk, optiske og elektroniske egenskaber, og finder mange applikationer.

I dette tilfælde, carbon nanorør kan bruges til at detektere et protein på overfladen af ​​en sensor. Nanorørene ændrer deres elektriske modstand, når et protein lander på dem, og omfanget af denne ændring kan måles for at bestemme tilstedeværelsen af ​​et bestemt protein – såsom serum og duktale proteinbiomarkører, der kan være indikatorer for brystkræft.

Det nyeste fremskridt var skabelsen af ​​en måde at forhindre proteiner i at klæbe til andre overflader, som væske, der klæber til væggen af ​​et rør. Ved at finde en måde at i det væsentlige “smøre røret, ” OSU-forskere var i stand til at fremskynde registreringsprocessen med 2,5 gange.

Der er behov for yderligere arbejde for at forbedre den selektive binding af proteiner, sagde forskerne, inden den er klar til at udvikle sig til kommercielle biosensorer.

"Elektronisk detektion af blodbårne biomarkørproteiner giver den spændende mulighed for medicinsk diagnostik på stedet, ” skrev forskerne i deres undersøgelse. "Ideelt set ville sådanne elektroniske biosensorenheder være billige og ville kvantificere flere biomarkører inden for få minutter."

Dette arbejde var et samarbejde mellem forskere i OSU Institut for Fysik, Institut for Kemi, og University of California i Santa Barbara. En medforfatter var Vincent Remcho, professor og midlertidig dekan ved OSU College of Science, og en national ekspert i ny biosensingsteknologi.

Forskningen blev støttet af U.S. Army Research Laboratory gennem Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute.