Forskere udvikler sensorer til at opdage hjernesygdomme på få sekunder

Ved hjælp af nanoteknologi, UCF-forskere har udviklet den første hurtige detektor for dopamin, et kemikalie, der menes at spille en rolle i forskellige sygdomme, såsom Parkinsons, depression og nogle kræftformer.

Undersøgelser viser, at for meget dopamin kan være forbundet med nogle kræftformer, mens lavt dopaminindhold kan være forbundet med Parkinsons sygdom og depression. Den nye teknik udviklet på UCF kræver kun nogle få dråber blod, og resultater er tilgængelige på minutter i stedet for timer, fordi der ikke er behov for et separat laboratorium for at behandle prøven.

Den nye teknologi blev beskrevet i en nylig undersøgelse i tidsskriftet Nano bogstaver .

Mere end en halv million mennesker i USA har Parkinsons, og store episoder af depression rammer omkring 16 millioner voksne om året.

Nuværende metoder til at påvise dopamin er tidskrævende, kræver streng prøveforberedelse, inklusive blod-plasma adskillelse, samt specialiseret laboratorieudstyr. Med denne enhed, imidlertid, et par dråber blod på en håndflade stor, rektangulær chip er alt, hvad der er nødvendigt.

"En neurotransmitter som dopamin er et vigtigt kemikalie til at overvåge vores generelle velbefindende, så vi kan hjælpe med at udelukke neurale lidelser som Parkinsons sygdom, forskellige hjernekræftformer, og overvåge mental sundhed, " sagde Debashis Chanda, en lektor i UCF's NanoScience Technology Center og undersøgelsens principielle investigator. "Vi er nødt til at overvåge dopamin, så vi kan justere vores medicinske doser for at hjælpe med at løse disse problemer."

Plasma adskilles fra blodet i chippen. Ceriumoxid nanopartikler, som dækker sensoroverfladen, selektivt opfange dopamin i mikroskopiske niveauer fra plasmaet. Indfangningen af ​​dopaminmolekyler ændrer efterfølgende, hvordan lys reflekteres fra sensoren og skaber en optisk udlæsning, der angiver niveauet af dopamin.

Sudipta segl, en ingeniørprofessor og formand for UCF's Institut for Materialevidenskab og Engineering, sagde brugen af ​​ceriumoxid-nanopartikler var en vigtig del af sensorens succes.

"At få sensoren til at være følsom over for dopamin havde været en stor udfordring for forskere i et stykke tid, men at bruge ændrede ceriumoxid-nanostrukturer på sensorplatformen var nøglen til at få sensoren til at fungere, " sagde Seal.

Chanda udviklede sensoren sammen med Abraham Vázquez-Guardado, en kandidat fra UCF's College of Optics and Photonics og nu postdoc ved Northwestern University.

Vázquez-Guardado sagde, at reducerede trin og behandling gør testen omkostningseffektiv, og det kan også udføres ved patientens side i stedet for i et separat laboratorium.

"Der er ingen forbehandling nødvendig, " sagde han. "Vores plan var at lave en meget hurtigere, enzymfri form for detektion."