Forskare vid University of Central Florida har utvecklat en ny teknik som kan ge läkare ett snabbare och känsligare verktyg för att upptäcka patogener associerade med inflammatorisk tarmsjukdom, inklusive Crohns sjukdom.

Den nya nanopartikelbaserade tekniken kan också användas för detektion av andra mikrober som har utmanat forskare i århundraden eftersom de gömmer sig djupt i mänsklig vävnad och kan omprogrammera celler för att lyckas undvika immunsystemet.

Mikroberna dyker upp igen år senare och kan orsaka allvarliga hälsoproblem som t.ex. i tuberkulosfall. Nuvarande testmetoder för att hitta dessa dolda mikrober finns, men kräver lång tid att slutföra och försenar ofta effektiv behandling i veckor eller till och med månader.

UCF docent J. Manuel Perez och professor Saleh Naser och deras forskargrupp har utvecklat en metod som använder nanopartiklar belagda med DNA -markörer specifika för de svårfångade patogenerna. Tekniken är effektiv och mer exakt än nuvarande metoder för att plocka upp även små mängder av en patogen. Viktigare, det tar timmar istället för veckor eller månader att leverera resultat, potentiellt ge läkare ett snabbare verktyg för att hjälpa patienter.

"Vår nya teknik har överträffat traditionella molekylära och mikrobiologiska metoder, "sa Naser, professor vid UCF College of Medicine. "Utan att kompromissa med specificitet eller känslighet, nano-metoden gav pålitliga och exakta resultat inom timmar jämfört med månader. "

Gruppens translationella forskningsverk publiceras i dagens upplaga av tidskriften PLOS One.

Teamet skapade hybridiserande magnetiska relaxationsnanosensorer (hMRS) som kan fiska ut och upptäcka små mängder DNA från patogener som gömmer sig i en patients celler. De
hårtunna hMRS består av en polymerbelagd järnoxid-nanopartikel och är kemiskt modifierade för att specifikt binda till en DNA-markör som är unik för en viss patogen.

När hMRS binder till patogenens DNA, en magnetisk resonanssignal detekteras, som förstärks av vattenmolekylerna som omger nanopartikeln. Sedan kan forskaren läsa förändringen i den magnetiska signaturen på en datorskärm eller bärbar elektronisk enhet, som en smartphone, och avgöra om provet är infekterat med en viss patogen.

Forskarna använde Mycobacterium avium spp. paratuberkulos (MAP), en patogen som har varit inblandad i orsaken till Johnes sjukdom hos nötkreatur och Crohns sjukdom hos människor, för att testa deras teknik. De använde ett stort antal blod- och biopsiprover från patienter med Crohns sjukdom och köttprov från nötkreatur med Johnes sjukdom.

"Det handlar om att ge läkare enkla och pålitliga verktyg för att bättre förstå spridningen av en sjukdom, samtidigt som man hjälper människor att få behandling snabbare, sa Perez, som arbetar vid UCF:s Nanoscience Technology Center. "Det är mitt mål. Och det är där nanoteknik verkligen har mycket att erbjuda, särskilt när tekniken har validerats med hjälp av kliniska, livsmedels- och miljöprover som i vårt fall. "

National Institute of General Medical Sciences (NIGMS), som är en del av National Institutes of Health, och finansierade forskningen, sa att denna typ av grundforskning kan utgöra grunden för medicinska genombrott.

"Bara förra året, Dr Perez och hans team upptäckte oväntat DNA -bindande egenskap hos deras magnetiska nanosensorer, och nu har de visat att det kan bli grunden för en snabb, känsligt laboratorietest för svårmätbara bakterier och virus i patientprover, "sa Janna Wehrle, Ph.D., av NIGMS. "Detta är ett underbart exempel på hur snabbt ett framsteg kan gå från forskarbänken för att möta ett viktigt kliniskt behov."