Ny katalysator giver mere nøjagtig PSA-test

Sig, at du er blevet diagnosticeret med prostatakræft, den næstførende årsag til kræftdød hos mænd. Du vælger en operation for at fjerne din prostata. Tre måneder senere, en prostataoverfladeantigen (PSA) test viser ingen prostataceller i din krop. Alle glæder sig.

Indtil 18 måneder senere, da endnu en PSA-test afslører, at nu er prostataceller dukket op igen. Hvad skete der?

Den første PSA-test gav, hvad der er kendt som et falsk negativt resultat. Den opdagede ikke den håndfuld celler, der var tilbage efter operationen og senere formerede sig. Nu har en kemiker ved Michigan Technological University gjort en opdagelse, der kunne, blandt andet, skære ned på antallet af falske negativer i PSA-tests.

Xiaohu Xia og hans team, herunder forskere fra Louisiana State University og University of Texas i Dallas, har udviklet en ny katalysator, der kan gøre laboratorietests som PSA meget mere følsomme. Og det kan endda fremskynde reaktioner, der neutraliserer giftige industrikemikalier, før de kommer ud i søer og vandløb.

Et papir om forskningen, "Pd-Ir Core-Shell Nanocubes:En type højeffektiv og alsidig peroxidase-mimic, " blev offentliggjort online 3. september i ACS Nano . Ud over Xia, medforfattere er kandidatstuderende Jingtuo Zhang, Jiabin Liu og Haihang Ye og bachelorstuderende Erin McKenzie fra Michigan Tech; Moon J. Kim og Ning Lu fra University of Texas i Dallas; og Ye Xu og Kushal Ghale fra Louisiana State University. LSU-teamet udførte teoretiske beregninger, og UT Dallas-teamet bidrog med højopløselige elektronmikroskopibilleder.

Peroxidase efterligner

Deres nye katalysator efterligner virkningen af ​​lignende biokemikalier, der findes i naturen, kaldet peroxidaser. "I dyr og planter, disse peroxidaser er vigtige - f.eks. de slipper af med brintoverilte, som er skadeligt for organismen, " sagde Xia, en assisterende professor i kemi ved Michigan Tech. Inden for medicin, peroxidaser er blevet kraftfulde værktøjer til at accelerere kemiske reaktioner i diagnostiske tests; en peroxidase fundet i peberrodsroden er almindeligt anvendt i standard PSA-testen.

Imidlertid, disse naturlige peroxidaser har ulemper. De kan være svære at udvinde og rense. "Og, de er lavet af protein, som ikke er særlig stabil, " Xia forklarede. "Ved høje temperaturer, de laver mad, som kød."

"I øvrigt, deres effektivitet er retfærdig, " tilføjede han. "Vi ønskede at udvikle en efterlignende peroxidase, der var væsentligt mere effektiv end den naturlige peroxidase, hvilket ville føre til en mere følsom PSA-test."

Hundrede gange mere følsom PSA-test

Deres nye katalysator, lavet af nanoskala terninger af palladium belagt med et par lag af iridium atomer, gør netop det. PSA-tests Xias team udførte ved hjælp af palladium-iridium-katalysatoren var 110 gange mere følsomme end tests gennemført med den konventionelle peroxidase.

"Efter operationen det er vigtigt at opdage en lille mængde prostata antigen, For ellers kan du få en falsk negativ og måske forsinke behandling for kræft, " sagde Xia. "Vores ultimative mål er at forfine vores system yderligere til brug i kliniske diagnostiske laboratorier."

Xia håber, at hans mimiske peroxidase en dag vil redde liv gennem tidligere opdagelse af kræft og andre sygdomme. Han planlægger også at udforske andre applikationer, herunder hvordan det sammenlignes med peberrodsperoxidase i andre katalytiske reaktioner:nedbrydning af giftige industriaffaldsprodukter som phenoler til harmløse stoffer.

Endelig, holdet ønsker bedre at forstå, hvorfor dens palladium-iridium-katalysator fungerer så godt. "Vi ved, at iridiumcoatingen er nøglen, " sagde Xia. "Vi synes, det gør overfladen klæbrig, så de kemiske reagenser binder sig bedre til det."