Ett snabbt och tillförlitligt sätt att upptäcka halter av kolmonoxid i kroppen kan låta kliniker diagnostisera sjukdom.

Kolmonoxid betraktas normalt när det gäller den mängd skada det kan orsaka oss, men ett team av forskare vid Imperial College London och Polytechnic University of Valencia har tittat på de andra biologiska rollerna det kan spela.

Kolmonoxid produceras faktiskt i våra kroppar i små mängder, och är avgörande för ett antal biologiska processer, fungerar ofta som en budbärarmolekyl. Med bevis som tyder på att kolmonoxid är involverat i att lösa inflammation och eventuellt lindra kardiovaskulära störningar, det är ett växande intresseområde för många forskare.

En spännande möjlighet är den terapeutiska användningen av kolmonoxid för att behandla sjukdomar, men det här, och andra relaterade områden, begränsas för närvarande av förmågan att känsligt spåra bildandet av kolmonoxid i realtid.

Nu, en ny teknik, utarbetat av Imperial- och Valencia -forskare och publicerat i Journal of the American Chemical Society , har potential att användas för att mäta kolmonoxidhalter i kroppen både effektivt och snabbt.

Nytt sätt att upptäcka kolmonoxid

Initialt, gruppen på Imperial arbetade med att utveckla färgförändrande remsor som kan indikera kolmonoxidhalten i luften omkring oss samtidigt som man undviker störningar från ånga eller rök. Efter publiceringen av denna forskning, de började arbeta med sina kollegor från Valencia, som var intresserade av teknikens möjliga biologiska tillämpningar.

För att utveckla en teknik för att känna av kolmonoxid i kroppen, Ph.D. studenterna Anita Toscani och Jonathan Robson var tvungna att hitta sätt att upptäcka mycket mindre koncentrationer, från att detektera kolmonoxid i delar per miljon till delar per miljard.

En ytterligare utmaning var att uppnå detta samtidigt som man undviker oönskade interaktioner med de många andra ämnena som finns. Teamledaren från Institutionen för kemi vid Imperial, Dr James Wilton-Ely, förklarade att:"Tvillingutmaningarna är känslighet och selektivitet, och vi tror att vi har kryssat i båda rutorna. "

Glödande signaler

Kolmonoxidförgiftning uppstår när det binder till järnet i blodets hemoglobin, förhindrar dess förmåga att transportera syre från lungorna till resten av kroppen. I en intressant twist, just denna affinitet för vissa metaller är det som gör den nya tekniken så framgångsrik. Den använder rutenium (en metall i samma grupp av det periodiska systemet som järn) med noggrant utformade organiska molekyler (ligander) fästa.

En av dessa ligander är utformad för att ha förmågan att lysa, eller fluorescens, när ljus med rätt våglängd används, men är "avstängda" när de är fästa vid ruteniummetallen. När det finns kolmonoxid, det binder till rutenium, lossa liganden. Detta gör att liganden "slås på" och börjar lysa under djupt penetrerande rött ljus, blir synliga under ett mikroskop.

Forskarna kunde testa tekniken med hjälp av provceller tagna från möss, och fann att de snabbt kunde upptäcka den kolmonoxid som producerades som ett svar när inflammation inducerades i mössen. Med hjälp av bildanalys, de kunde sedan kvantifiera mängden kolmonoxid som är närvarande från den producerade fluorescensen.

Denna teknik har stor potential för framtida tillämpningar inom medicinsk diagnostik, men det illustrerar också de olika sätten vi bör tänka på kemikalier som kolmonoxid. Som doktor Wilton-Ely påpekade:"Detta ger en riktigt trevlig inblick i omvärlden-så många saker har flera roller och rykte, och detta tillför en rikedom till vetenskapens värld som bör omfamnas. "