Ny grafenbaseret antistoftest udviklet til påvisning af nyresygdom

Et tværfagligt team af forskere fra University of Manchester har udviklet et nyt grafen-baseret testsystem for sygdomsrelaterede antistoffer, oprindeligt rettet mod en nyresygdom kaldet Membranøs Nefropati.

Det nye instrument, baseret på princippet om en kvarts-krystal mikrobalance (QCM) kombineret med en grafen-baseret bio-grænseflade, tilbyder en billig, hurtig, simpelt og følsomt alternativ til aktuelt tilgængelige antistoftests.

"Vores forskning har potentialet til at gøre antistoftestning for forskellige sygdomme mere udbredt, på plejestedet som praktiserende klinikker eller plejehjem, snarere end blot i specialiserede testcentre, " sagde Dr. Aravind Vijayaraghavan, fra University of Manchester, hvem er den ledende efterforsker på dette projekt.

Holdet af samarbejdsforskere fra hele University of Manchester, herunder, Materialeafdelingen, National Graphene Institute og Det Biologiske Fakultet, Medicin og sundhed har offentliggjort resultaterne i dag i to open-access-artikler i tidsskrifterne ACS sensorer og Kulstof .

Forskerne undersøgte først, hvordan biomolekyler, som proteiner og lipider, adsorbere på overfladen af ​​forskellige slags grafenmaterialer såsom grafenoxid og reduceret grafenoxid, som er karakteriseret ved forskellige grader af kemisk modifikation af modergrafenmaterialet.

Baseret på denne undersøgelse, de udviklede en metode til at danne et proteinbaseret lag på grafen, som derefter kan funktionaliseres med specifikke receptormolekyler for antistoffer. Disse receptorer sikrer, at kun det målrettede antistof vil binde til grafenoverfladen, og intet andet.

Mens denne grafen bio-grænseflade blev udviklet ved hjælp af et kommercielt kvarts-krystal mikrobalancesystem, forfatterne indså, at for at det kunne blive et bredt tilgængeligt antistoftestsystem, et alternativt udlæsningsinstrument var afgørende.

Ifølge Dr. Daniel Melendrez, en forskningsassistent ved University of Manchester, "Et kommercielt QCM-system kan koste over £50, 000 og kan ikke gøres bredt tilgængelig på plejestedet. Så, vi udviklede et tilpasset QCM-system baseret på en open source-løsning, bruger alle 3-D printede dele og elektroniske kredsløb af vores eget design, som koster 100 gange mindre end det kommercielle system. Ved at bruge vores billige og kompakte instrument, en sundhedstekniker kan blot placere en lille dråbe prøve, der skal testes, på den grafenbelagte chip, og testresultatet vil blive vist om så lidt som 10 minutter."

Desuden, på trods af at det er en enkel og hurtig test, dette system er også kvantitativt, hvilket betyder, at den kan måle koncentrationen af ​​antistoffer i en patients prøve. Disse oplysninger kan bruges til at bestemme, hvor alvorlig sygdommen er, hvor længe patienten har haft sygdommen, og om patienten har udviklet en immunitet enten efter at have fået sygdommen eller fra at blive vaccineret.

Ser frem til, forskerholdet planlægger at udvikle deres test for en lang række autoimmune sygdomme, hvor immunsystemet angriber kroppens eget væv, for eksempel, cøliaki. Systemet kan også tilpasses til at teste for antistoffer mod fremmede proteiner eller virusinfektioner, såsom COVID-19. "På grund af det billige, hurtig, simple og følsomme karakter af vores test, vi mener, at den er ideel til storstilet udrulning som reaktion på pandemier i Storbritannien og andre steder. I særdeleshed, systemet vil give et betydeligt løft til testkapaciteten i lav- og mellemindkomstlande og fjerntliggende steder, " siger Dr. Vijayaraghavan.