Ny opdagelse af nanopartikler kan eliminere køleopbevaring for nogle tests

Mange diagnostiske tests bruger antistoffer til at bekræfte et utal af medicinske tilstande, fra Zika-infektioner til hjertesygdomme og endda nogle former for kræft. Antistoffer fanger og hjælper med at opdage proteiner, enzymer, bakterier og vira til stede i skader og sygdomme, og skal holdes ved en konstant lav temperatur for at sikre deres levedygtighed - ofte kræver det køling drevet af elektricitet. Dette kan gøre diagnostisk testning i underudviklede lande, katastrofe eller fjerntliggende områder og endda krigszoner ekstremt dyre og vanskelige.

Et team af ingeniører fra Washington University i St. Louis og Air Force Research Laboratory har opdaget en billig løsning:en beskyttende belægning, der fuldstændigt kunne eliminere behovet for køleopbevaring og ændre omfanget af medicinsk diagnostisk test på steder, hvor det ofte er nødvendigt for det meste.

"I mange udviklingslande, elektricitet er ikke garanteret, " sagde Srikanth Singamaneni, lektor i maskinteknik og materialevidenskab i Engineering &Applied Science ved Washington University i St. Louis.

"Så hvordan får vi dem bedst medicinsk diagnostik? Vi vidste ikke, hvordan vi skulle løse dette problem tidligere."

Singamanenis team brugte tidligere bittesmå guld nanorods i biodiagnostisk forskning, måling af ændringer i deres optiske egenskaber for at kvantificere proteinkoncentrationer i biovæsker:jo højere en koncentration, jo større er sandsynligheden for skade eller sygdom.

I denne nye forskning, udgivet i Avancerede materialer , Singamaneni arbejdede sammen med fakultetet fra Washington University's School of Medicine og forskere fra Air Force Research Lab for at dyrke metal-organiske rammer (MOF'er) omkring antistoffer knyttet til guld nanorods. De krystallinske MOF'er dannede et beskyttende lag omkring antistofferne og forhindrede dem i at miste aktivitet ved forhøjede temperaturer. Den beskyttende virkning varede i en uge, selv når prøverne blev opbevaret ved 60°C.

"Denne teknologi ville muliggøre point-of-care screening for biomarkører af sygdomme i by- og landdistrikter, hvor øjeblikkelig patientopfølgning er afgørende for behandling og velvære, " sagde Dr. Jeremiah J. Morrissey, professor i anæstesiologi, afdeling for klinisk og translationel forskning, Washington University School of Medicine og en medforfatter på papiret.

"Prøvning på stedet eliminerer tidsforsinkelsen i at sende blod-/urinprøver til et centralt laboratorium til testning og i at spore patienter for at diskutere testresultater. Derudover, det kan reducere omkostningerne forbundet med køleforsendelse og opbevaring."

Det beskyttende MOF-lag kan hurtigt og nemt fjernes fra antistofferne med en simpel skylning af let surt vand, gør en diagnosestrimmel eller papir umiddelbart klar til brug. Singamaneni siger, at denne proof of concept-forskning nu er klar til at blive testet for kliniske prøver.

"Så længe du bruger antistoffer, du kan bruge denne teknologi, " sagde Congzhou Wang, en postdoc-forsker i Singamanenis laboratorium og papirets hovedforfatter. "I biodiagnostik fra nu af, vi får ikke længere brug for køling."

"Den MOF-baserede beskyttelse af antistoffer på sensoroverflader er ideel til at bevare biogenkendelsesevnerne for sensorer, der er designet til udrulning på slagmarken, " sagde Dr. Rajesh R. Naik, 711. Human Performance Wing af Air Force Research Laboratory, Wright-Patterson Air Force Base, og en medkorresponderende forfatter til papiret. "Det giver bemærkelsesværdig stabilitet og ekstremt nemt at fjerne lige før brug."