Lys og nanoprober registrerer tidlige tegn på infektion

Duke Universitys biomedicinske ingeniører og genomforskere har udviklet en principfast tilgang med lys til at opdage infektioner, før patienter viser symptomer.

Fremgangsmåden blev demonstreret i humane prøver, og forskere udvikler nu teknikken til placering på en chip, som kunne levere hurtigt, enkle og pålidelige oplysninger om en patient. En diagnostisk enhed baseret på denne chip kan også gøres bærbar.

Forskerne udviklede en sølvbaseret nanopartikel, der huser på en specifik molekylær markør, der spilder ind i blodbanen på de første stadier af en infektion. Når lyset er rettet mod prøven, nanopartiklen fastgjort til en molekylær markør vil afspejle et tydeligt optisk fingeraftryk.

"Vi har demonstreret for første gang, at brugen af ​​disse nanoprober kan detektere specifikke genetiske materialer taget fra menneskelige prøver, "sagde Tuan Vo-Dinh, R. Eugene og Susie E. Goodson Fremstående professor i biomedicinsk teknik ved Duke 'Pratt School of Engineering og direktør for Fitzpatrick Institute for Photonics ved Duke. Han er også professor i kemi.

Resultaterne af hertugforsøgene vises online i journalen Analytica Chimica Acta . Hsin-Neng Wang, en postdoktor i Vo-Dinhs laboratorium, var den første forfatter til avisen.

I dette tværfaglige projekt, Vo-Dinh-teamet samarbejdede tæt med forskere ved Duke's Institute for Genome Sciences &Policy (IGSP), der har udviklet en metode til måling af værtens reaktion på infektion gennem RNA-profilering.

Forskningen støttes af National Institutes of Health, Defense Advanced Projects Agency, forsvarsministeriet og Wallace H. Coulter Foundation.

I hertugforsøgene, nanoproberne bruges sammen med et fænomen, der først blev beskrevet i 1970'erne kendt som overfladeforbedret Raman-spredning (SERS). Når lyset, normalt fra en laser, lyser på en prøve, målmolekylet vibrerer og spredes tilbage i sit eget unikke lys, ofte omtalt som Raman -spredningen. Imidlertid, dette Raman -svar er ekstremt svagt.

"Når målmolekylet er koblet til en metal -nanopartikel eller nanostruktur, Raman -responset er stærkt forstærket af SERS -effekten - ofte mere end en million gange, "sagde Vo-Dinh, der har studeret de potentielle anvendelser af SERS i årtier.

"Denne vigtige proof-of-concept undersøgelse baner nu vejen for udviklingen af ​​enheder, der måler flere genom-afledte markører, der vil hjælpe med mere præcis og hurtig diagnose af infektionssygdomme på plejepunktet, "sagde Geoffrey Ginsburg, direktør for genomisk medicin ved IGSP, administrerende direktør for Center for Personaliseret Medicin ved Duke Medicine, og professor i medicin og patologi.

"Dette vil vejlede beslutninger om pleje, der vil føre til mere effektiv behandling og forbedrede resultater af antimikrobiel terapi, "Sagde Ginsburg." Point-of-care diagnostik har et stort løfte om at fremskynde præcisionsmedicin og, vigtigere, hjælpe patienter i begrænsede ressourcer med at få adgang til molekylær testning. "