(Phys.org) - Att avgöra om en patient kommer att ha akut njurskada kan bli så enkelt som att doppa en papperstestremsa tryckt med guldnanoroder i ett urinprov, ett team från Washington University i St. Louis forskare har funnit.

Srikanth Singamaneni, Doktorsexamen, biträdande professor i teknik, tillsammans med Evan Kharasch, MD, Doktorsexamen, och Jerry Morrissey, Doktorsexamen, vid Washington University School of Medicine, har utvecklat en biomedicinsk sensor med guldnanoroder avsedda att detektera förhöjningen av proteinneutrofilt gelatinasassocierat lipokalin (NGAL), en lovande biomarkör för akut njurskada, i urinen. Biomarkörer är vanligtvis små molekyler eller proteiner i kroppen vars koncentration förändras som svar på sjukdom eller terapi.

"Denna mycket lovande och innovativa teknik erbjuder möjligheten att få njurfunktionstester till sängs, med större tillgänglighet och minskade kostnader, "säger Kharasch, Russell och Mary Shelden professor i anestesiologi och professor i biokemi och molekylär biofysik. "Dessutom, denna proof-of-concept-analys kan vara mycket mer allmänt tillämpbar på olika typer av kliniska tester och biomarkörer, möjliggör skapandet av många nya analyser, snabbare och mer kostnadseffektivt. "

Akut njurskada, som uppstår när njurarna inte kan filtrera avfallsprodukter från blodet, utvecklas snabbt under några timmar eller några dagar. Det är vanligt hos personer som är inlagda på sjukhus, särskilt hos dem som är kritiskt sjuka eller som har opererats i hjärtat. Hittills, det har inte funnits några sensorer som lätt kan upptäcka om en person kommer att uppleva akut njurskada.

"Om vi ​​kan hitta en billig teknik som skulle kunna användas mer effektivt, vi kan fånga det mycket tidigare och rädda många liv, säger Singamaneni, ingenjör i materialvetenskap och maskinteknik. "Vårt mål är att kunna skriva ut den här sensorn på ett papper med en daglig bläckstråleskrivare så att läkare och kliniker har ett billigt test tillgängligt när de behöver det."

För att skapa sensorn, laget använde en teknik som kallas plasmonisk biosensering, som kan upptäcka mycket små mängder biomarkörer. Dock, naturliga antikroppar har kort hållbarhet och är dyra och tidskrävande att utveckla och applicera, så Singamaneni och teamet skapade artificiella antikroppar. För att skapa den plasmoniska biosensorn, de använde en process som kallades biomolekylär avtryck.

Denna process innefattar att fästa målproteinerna på ytan av nanoroderna, tillsätter sedan små molekyler runt proteinerna för att bilda ett polymerskikt runt utsidan av nanoroderna. Målproteinerna avlägsnas för att lämna håligheter på ytan av nanoroderna, som är de artificiella antikropparna. När nanoroderna med de artificiella antikropparna exponeras för ett ämne, som urin, som innehåller målproteinet, dessa proteiner sätter sig i hålrummen, liknande en pusselbit som passar in i ett pussel.

"När du lyser upp guld nanoroder, metallens elektroner blir upphetsade och börjar svänga, "Singamaneni säger." Det finns två band, eller färger, ljus i guldnanorodens spektrum som visar vilken del av ljuset som absorberas och sprids av nanoroden. När något fastnar på ytan av guldnanoroden, det kommer att flytta positionen för ett av banden och ändra färgen. Den färgen berättar om proteinbiomarkören har bundit till guldnanoroden. Sedan kan vi mäta mängden biomarkör med mängden färgförändring. "

Teamet planerar att använda sin framgång med att använda NGAL som biomarkör som modell för att ersätta naturliga antikroppar med artificiella antikroppar för andra proteiner. År 2010, Kharasch och Morrissey, forskningsprofessor i anestesiologi, fann att proteinerna aquaporin-1 och adipophilin höjdes i urinen hos patienter med de vanligaste formerna av njurcancer.