UCLA-forskare har utformat ett laboratorietest som använder mikrochipteknologi för att förutsäga hur potentiellt farliga nanomaterial kan vara.

Enligt UCLA -professor Huan Meng, vissa konstruerade nanomaterial, såsom icke-renade kolnanorör som används för att stärka kommersiella produkter, kan ha potential att skada lungorna om de andas in under tillverkningsprocessen. Det nya testet han hjälpte till att utveckla kan användas för att analysera omfattningen av den potentiella faran.

Samma test kan också användas för att identifiera biologiska biomarkörer som kan hjälpa forskare och läkare att upptäcka cancer och infektionssjukdomar. För närvarande, forskare identifierar dessa biomarkörer med andra tester; en av de vanligaste kallas enzymkopplad immunosorbentanalys, eller ELISA. Men den nya plattformen, som kallas halvledarelektronisk etikettfri analys, eller SELFA, kostar mindre och är snabbare och mer exakt, enligt forskning publicerad i tidskriften Vetenskapliga rapporter .

Studien leddes av Meng, en UCLA adjungerad professor i medicin, och Chi On Chui, en UCLA docent i elektroteknik och bioteknik.

ELISA har använts av forskare i decennier för att analysera biologiska prover – till exempel, för att upptäcka om epitelceller i lungorna som har exponerats för nanomaterial är inflammerade. Men ELISA måste utföras i en laboratoriemiljö av skickliga tekniker, och ett enda test kan kosta cirka 700 USD och ta fem till sju dagar att bearbeta.

I kontrast, SELFA använder mikrochipteknik för att analysera prover. Testet kan ta mellan 30 minuter och två timmar och, enligt UCLA-forskarna, kan kosta bara några dollar per prov när produktionen av stora volymer börjar.

SELFA-chippet innehåller en T-formad nanotråd som fungerar som en integrerad sensor och förstärkare. För att analysera ett prov, forskare placerar den på en sensor på chipet. Den vertikala delen av den T-formade nanotråden omvandlar strömmen från molekylen som analyseras, och den horisontella delen förstärker den signalen för att skilja molekylen från andra.

Användningen av de T-formade nanotrådarna som skapats i Chui's labb är en ny tillämpning av en UCLA-patenterad uppfinning som utvecklades av Chui och hans kollegor. Enheten är första gången som "lab-on-a-chip"-analys har testats i ett scenario som efterliknar en verklig situation.

UCLA-forskarna exponerade odlade lungceller för olika nanomaterial och jämförde sedan deras resultat med hjälp av SELFA med resultat i en databas med tidigare studier som använde andra testmetoder.

"Genom att mäta biomarkörkoncentrationer i cellkulturen, vi visade att SELFA var 100 gånger känsligare än ELISA, ", sa Meng. "Detta betyder att SELFA inte bara kan analysera mycket mindre provstorlekar, men också att det kan minimera falskt positiva testresultat."

Chui sa, "Resultaten är betydande eftersom SELFA-mätning tillåter oss att förutsäga den inflammatoriska potentialen hos en rad nanomaterial inuti celler och validera förutsägelsen med cellulär avbildning och experiment i djurs lungor."

Andra författare var UCLA doktorand Yufei Mao, UCLA postdoktor Kyeong-Sik Shin, och UCLA-personalforskarna Xiang Wang och Zhaoxia Ji.