Fraunhofer institut za mikroelektronska kola i sisteme IMS i Ruhr univerzitet u Bohumu, Nemačka, razvili su proces koji omogućava novi oblik pojačanja signala za dijagnostičke testove. Kroz naprednu upotrebu luminiscentnih jednozidnih ugljeničnih nanocevi u bioanalitici, testne procedure se mogu sprovesti osetljivije, brže i jeftinije.
Senzori se mogu koristiti za enzimske procese. Njihova prilagodljivost različitim reakcionim uslovima otvara širok spektar primena za standardne metode kao što su ELISA, skraćeno za Enzimski imunosorbentni test.
Rezultati su objavljeni 15. decembra 2023. u Angevandte Chemie International Edition. Otvaraju nove mogućnosti za unapređenje dijagnostičkih procedura i uštedu agenasa za detekciju.
Mnoge dijagnostičke procedure koriste svetlost za otkrivanje količine određene supstance. Ovo može biti obojena supstanca ili luminiscentna supstanca. Nažalost, postoji mnogo pozadinskih signala u opsegu vidljive svetlosti. Da bi pomerili optički signal merenja u bolji spektralni opseg, istraživači su koristili ugljenične cevi manje od jednog nanometra u prečniku. Ovo je oko 100.000 puta tanje od ljudske kose.
Senzori fluoresciraju u bliskom infracrvenom opsegu, koji nije vidljiv ljudskom oku, i ne bele. Pored toga, fluorescencija senzora je osetljiva na njihovo hemijsko okruženje zbog modifikacije na njihovoj površini. Ovo omogućava posmatranje hemijskih reakcija i otkrivanje proizvoda reakcije kada su u interakciji sa nanocevom.
Fluorescencija nanocevi pomera signal u bliski infracrveni opseg, što, u kombinaciji sa visokom osetljivošću nanocevi, dovodi do pomeranja granice detekcije. Ovo je važno, na primer, kada su markeri bolesti prisutni na veoma niskim nivoima u infekciji ili bolesti kao što je rak.
Sposobnost prilagođavanja nanocevi različitim analitima otvara širok spektar mogućnosti, uključujući povećanje osetljivosti. Ovaj dobitak u osetljivosti omogućava potencijalno pomeranje granica detekcije, što može dovesti do uštede materijala i vremena u dijagnostičkim procesima. Ovaj inovativni pristup mogao bi značajno povećati efikasnost metoda detekcije u medicinskoj dijagnostici.
Grupa je pokazala da novi princip senzora funkcioniše koristeći supstrate p-fenilendiamin i tetrametilbenzidin za enzim peroksidazu rena. „Ovaj enzim se koristi u različitim biohemijskim metodama detekcije“, objašnjava Justus Metternich iz Fraunhofer IMS.
„U principu, međutim, koncept se može primeniti na sve vrste sistema. Na primer, istražili smo i enzim β-galaktozidazu, koji je od interesa za dijagnostičke primene. Uz nekoliko modifikacija, mogao bi da se koristi i u bioreakcijama. .“
U budućnosti, grupa planira da prilagodi senzore za druge aplikacije. Na primer, u zavisnosti od primene, senzori bi mogli da budu stabilniji sa takozvanim kvantnim defektima. „Ovo bi bilo posebno korisno ako ne samo da želite da merite u jednostavnim vodenim rastvorima, već želite i da pratite enzimske reakcije u komplikovanim okruženjima sa ćelijama, u krvi ili u samom bioreaktoru“, objašnjava Sebastijan Krus, profesor fizičke hemije na Univerzitet Ruhr u Bohumu i šef grupe Biomedicinskih nanosenzora Attract Group u Fraunhofer IMS.
