En ny typ av sensorer med hög känslighet och låg kostnad, kallas plasmoniska biosensorer, kan i slutändan bli en viktig tillgång i personlig medicin genom att hjälpa till att diagnostisera sjukdomar i ett tidigt skede.
Personlig medicin är en av de nya utvecklingar som anses revolutionera sjukvården. En nyckelkomponent är upptäckten av biomarkörer, proteiner i blod eller saliv, till exempel, vars närvaro eller onormal koncentration orsakas av en sjukdom. Biomarkörer kan indikera förekomst av sjukdomar långt innan symptom uppträder. Dock, för närvarande kräver detektering av dessa molekyler fortfarande specialiserade laboratorier och är dyrt.
Tack vare det EU-finansierade forskningsprojektet NANOANTENNA, slutfördes i mars 2013, fysiker förenade sig med kemister, nanoteknologer och biomedicinska forskare i syfte att utveckla en så kallad plasmonisk nanobiosensor för detektering av proteiner. Den bestod av nanoantenner, små guldstavar cirka 100 till 200 nanometer långa och 60 till 80 nm breda. Genom att skina ljus på en sådan nanoantenna, elektronerna inuti börjar röra sig fram och tillbaka, förstärka ljusstrålningen i antennens hot spots -områden, förklarar Pietro Giuseppe Gucciardi, en fysiker vid Institute for Chemical-Physical Processes, ansluten till italienska nationella forskningsrådet CNR, i Messina, Sicilien. "Syftet med projektet var att leverera ett bevis på koncept, säger Gucciardi.
Under 1990 -talet fann forskarna att plasmoner, små vågor av elektroner i metalliska ytor som uppstår när sådana ytor belyses, förstärker också ljuset i ett område nära den ytan. I biosensorer, proteinmolekyler identifieras genom att bestråla dem med infrarött ljus och genom att analysera spektrumet av ljuset som de avger, känd som ett Raman -spektrum. Om dessa molekyler ligger nära nanopartiklar, plasmonerna i nanopartiklarna förstärker Ramansignalen från molekylerna som måste detekteras med flera storleksordningar.
Nanoantennerna som utvecklats i detta projekt förstärker bara den utsända Ramansignalen om biomolekylerna är nära hotspots. Därför, molekylerna måste fångas för att detekteras. Att göra så, forskarna bifogade bioreceptorer, fragment av DNA konstruerat för att känna igen specifika proteiner, till nanoantennerna. När nanoantennerna fyllda med bioreceptorerna inkuberas i en lösning som innehåller de biomarkörer som ska detekteras, de senare blir knutna till nanoantennerna. När, senare, dessa nanoantenner är upplysta med ljus, de visar Raman -fingeravtryck av både bioreceptorn och biomarkören, som Gucciardi påpekar.
En expert kommenterar att hälsovårdsprogram snabbt går över till förebyggande och tidig upptäckt av sjukdomar, görs under vård (POC) eller vid sängsidan. "Det är viktigt att finansiera denna forskning eftersom den kommer att vara en del av framtida medicin, säger Alexandre Brolo, professor i kemi specialiserad på nanoteknisk forskning, som har utvecklat plasmoniska biosensorer vid University of Victoria, British Columbia, Kanada. Han tror också att ett sådant tillvägagångssätt kommer att göra sjukvården mer kostnadseffektiv. "Du vill ha något som är väldigt billigt och inte kommer att lägga en stor börda på sjukvården, säger Brolo.
En annan expert håller med. "Små, kompakta och autonoma enheter med samma egenskaper när det gäller känslighet och robusthet som nuvarande kommersiella instrument baserade på plasmonik fortfarande behövs, säger Maria Carmen Estévez, en forskare vid Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology i Bellaterra, Spanien. "Slutanvändarna" av dessa biosensorer måste förstå att utvecklingen av dessa enheter av forskare inom många discipliner är en lång process, konstaterar Estévez. Hon tillägger att dessa biosensorer måste integreras med optiska komponenter, med elektronik för att läsa upp mätningarna, programvara för att behandla all data, och förlita sig på användningen av mikrofluidik för att förbereda och bearbeta provet.
