En ny sensor i nanoskala har utvecklats som kan hjälpa till att upptäcka cytokiner - molekyler som spelar en avgörande roll i cellulärt svar på infektion, inflammation, trauma och sjukdom.

Rapporterat i vetenskapstidskriften Nanoskala , sensorn består av en modifierad grafenkvantprick (eller GQD) som har designats av forskare vid ARC Center of Excellence for Nanoscale BioPhotonics (CNBP). Den identifierar ultrasmå mängder cytokiner i och runt celler, potentiellt öppna upp en spännande ny väg för biomedicinsk forskning.

"Cytokiner är molekyler som utsöndras av cellerna i immunsystemet, " förklarar den ledande CNBP-projektforskaren Guozhen Liu, docent vid Macquarie University.

"Frisättningen av vissa cytokiner i kroppen är ofta symptomatisk för en sjukdom eller ett hälsorelaterat problem, såsom artrit, inflammatorisk störning eller till och med cancer. Följaktligen, övervakning av cytokinutsöndringar på cellulär och subcellulär nivå, har ett enormt värde i vår förståelse av grundläggande fysiologi och hur kroppen faktiskt fungerar."

Traditionellt, cytokinmolekyler har varit extremt svåra att mäta och kvantifiera. "Detta beror på deras ringa storlek och deras dynamiska och övergående natur, "säger A/Prof Liu.

"Vad vi har kunnat göra är att designa och tillverka en sensor som är så liten att den lätt kan tränga in i cellerna. Dessutom, till skillnad från andra sensorer reagerar den bara när cytokinet är närvarande. Till detta syfte har vi kopplat GQDs till cytokinavkännande DNA-molekyler kända som aptamerer."

Professor Ewa Goldys, även i projektteamet, noterade att detektering av cytokiner i kroppsvätskor, celler, vävnader och organismer väckte stor uppmärksamhet inom det biomedicinska forskningsområdet. "Att kunna spåra cytokinnivåer i realtid öppnar nya sätt att övervaka kroppsfysiologi. Detta kommer i slutändan att leda till nya diagnostiska verktyg och nya sätt att övervaka behandlingen."

Goldys tror att den innovativa GQD-avkänningsteknologin som utvecklats av CNBP har potentiella utbredda tillämpningar, på grund av den universella karaktären hos sensordesignen.

"Vi ser dessa grafenkvantpricksensorer som utmärkta kandidater för många andra biomedicinska tillämpningar som DNA- och proteinanalys, intracellulär spårning såväl som för övervakning av andra cellutsöndrade produkter i kroppen."

Även om det fortfarande är några år kvar till den kliniska studien är Goldys och Liu båda glada över forskningen.

"Opererar på nanoskala, vi skapar helt nya fönster in i kroppen och kommer att få värdefulla insikter i kroppen, hälsa, välbefinnande och sjukdom, avslutar Goldys.