Forskere udvikler teknik til at skabe nanomaterialer, som kan hjælpe med at opdage kræft tidligere

For første gang, et team af forskere ved University of Central Florida har skabt funktionelle nanomaterialer med hult indre, der kan bruges til at skabe meget følsomme biosensorer til tidlig kræftdetektion.

Xiaohu Xia, en adjunkt i kemi med en fælles ansættelse i NanoScience Technology Center, og hans team udviklede den nye metode og offentliggjorde for nylig deres arbejde i tidsskriftet ACS Nano .

"Disse avancerede hule nanomaterialer rummer et stort potentiale til at muliggøre højtydende teknologier på forskellige områder, " siger Xia. "Potentielt kunne vi tale om et bedre og billigere diagnostisk værktøj, følsom nok til at opdage biomarkører i lave koncentrationer, hvilket kunne gøre det uvurderligt for tidlig opdagelse af kræft og infektionssygdomme. "

Fordi hule nanomaterialer lavet af guld- og sølvlegeringer udviser overlegne optiske egenskaber, de kunne være særligt gode til at udvikle bedre teststrimmelteknologi, svarende til håndkøbs-graviditetstests. I øjeblikket er teknologien, der bruges til at angive positive eller negative symboler på testpinden, ikke følsom nok til at opfange markører, der indikerer visse typer kræft. Men Xias nye metode til at skabe hule nanomaterialer kan ændre det.

Mere advarsel kan hjælpe læger med at redde flere liv.

I konventionelle teststrimler, fast guld nanopartikler bruges ofte som etiketter, hvor de er forbundet med antistoffer og specifikt genererer farvesignal på grund af et optisk fænomen kaldet lokaliseret overfladeplasmonresonans. Under Xias teknik, metalliske nanomaterialer kan fremstilles med hult interiør. Sammenlignet med de solide modparter, disse hule nanostrukturer besidder meget stærkere LSPR -aktiviteter og tilbyder dermed et mere intens farvesignal. Derfor, når de hule nanomaterialer bruges som etiketter i teststrimler, kan de fremkalde følsomme farveændringer, gør det muligt for strimlerne at detektere biomarkører i lavere koncentrationer.

"Test-strip teknologi bliver opgraderet ved blot at erstatte solide guld nanopartikler med de unikke hule nanopartikler, mens alle andre komponenter i en teststrimmel bevares uændret, " siger Xia. "Ligesom graviditetstesten, den nye teststrimmel kan udføres af ikke-faglærte personer, og resultaterne kan bestemmes med det blotte øje uden behov for noget udstyr. Disse funktioner gør båndet ekstremt velegnet til brug på udfordrende steder såsom fjerntliggende landsbyer."

UCF-studiet fokuserede på prostata-specifikt antigen, en biomarkør for prostatacancer. Den nye teststrimmel baseret på hule nanomaterialer var i stand til at detektere PSA så lavt som 0,1 nanogram pr. milliliter (ng/mL), som er tilstrækkelig følsom til klinisk diagnostik af prostatacancer. Den publicerede undersøgelse omfatter elektronmikroskopbilleder af de metalliske hule nanomaterialer.

"Jeg håber, at ved at give en generel og alsidig platform til at konstruere funktionelle hule nanomaterialer med ønskede egenskaber, ny forskning med potentiale for andre applikationer ud over biosensing kan lanceres, " siger Xia.

Samarbejdspartnere på undersøgelsen inkluderer Zhuangqiang Gao, Zheng Xi, Haihang Ye, Zhiyuan Wei og Shikuan Shao fra UCF's kemiafdeling; Qingxiao Wang og Moon J. Kim fra University of Texas i Dallas, og Dianyong Tang fra Chongqing University of Arts and Sciences i Kina.