Ny nanoteknologi giver boost til opdagelse af kræft og sygdom

Tidlig screening kan betyde forskellen mellem liv og død i en kræft- og sygdomsdiagnose. Det er grunden til, at forskere fra University of Central Florida arbejder på at udvikle en ny screeningsteknik, der er mere end 300 gange så effektiv til at påvise en biomarkør for sygdomme som kræft end nuværende metoder.

Teknikken, som blev beskrevet detaljeret for nylig i Journal of the American Chemical Society , bruger nanopartikler med nikkelrige kerner og platinrige skaller til at øge følsomheden af ​​en enzym-linked immunosorbent assay (ELISA).

ELISA er en test, der måler prøver for biokemikalier, såsom antistoffer og proteiner, som kan indikere tilstedeværelsen af ​​kræft, HIV, graviditet og meget mere. Når et biokemisk stof opdages, testen genererer et farveoutput, der kan bruges til at kvantificere dens koncentration. Jo stærkere farven er, jo stærkere koncentration. Testene skal være følsomme for at forhindre falske negativer, der kan forsinke behandling eller indgreb.

I undersøgelsen, forskerne fandt ud af, at når nanopartiklerne blev brugt i stedet for det konventionelle enzym, der blev brugt i en ELISA - peroxidase - at testen var 300 gange mere følsom til at påvise carcinoembryonalt antigen, en biomarkør, der nogle gange bruges til at opdage tyktarmskræft.

Og mens en biomarkør for tyktarmskræft blev brugt i undersøgelsen, Teknikken kan bruges til at påvise biomarkører for andre typer kræft og sygdomme, siger Xiaohu Xia, en adjunkt i UCF's Institut for Kemi og studiemedforfatter.

Kolorektal cancer er den tredje hyppigste årsag til kræftrelaterede dødsfald i USA, ikke tælle nogle former for hudkræft med, og tidlig detektion hjælper med at forbedre behandlingsresultater, ifølge U.S. Centers for Disease Control and Prevention.

Stigningen i følsomhed kommer fra nikkel-platin nanopartikel "efterligninger", der i høj grad øger reaktionseffektiviteten af ​​testen, hvilket øger dets farveoutput, og dermed dets detektionsevne, siger Xia.

Peroxidaser, der findes i peberrodsroden, har været meget brugt til at generere farve i diagnostiske tests i årtier. Imidlertid, de har begrænset reaktionseffektivitet og dermed farveoutput, som har hæmmet udviklingen af ​​følsomme diagnostiske tests, siger Xia.

Nanopartikel "efterligninger" af peroxidase er blevet omfattende udviklet i løbet af de sidste 10 år, men ingen har opnået reaktionseffektiviteten af ​​nanopartiklerne udviklet af Xia og hans team.

"Dette arbejde sætter rekorden for den katalytiske effektivitet af peroxidase-efterligning, " siger Xia. "Det bryder igennem begrænsningen af ​​katalytisk effektivitet af peroxidase-efterligninger, hvilket er en langvarig udfordring på området."

"Et sådant gennembrud muliggør meget følsom påvisning af kræftbiomarkører med det ultimative mål at redde liv gennem tidligere påvisning af kræftformer, " han siger.

Xia siger, at næste skridt for forskningen er at fortsætte med at forfine teknologien og anvende den på kliniske prøver af menneskelige patienter for at studere dens ydeevne.

"Vi håber, at teknologien i sidste ende kan bruges i kliniske diagnostiske laboratorier i den nærmeste fremtid, " siger Xia.