Tidig screening kan betyda skillnaden mellan liv och död vid en cancer- och sjukdomsdiagnos. Det är därför som forskare vid University of Central Florida arbetar med att utveckla en ny screeningteknik som är mer än 300 gånger så effektiv för att upptäcka en biomarkör för sjukdomar som cancer än nuvarande metoder.

Tekniken, som nyligen beskrevs i Journal of the American Chemical Society , använder nanopartiklar med nickelrika kärnor och platinarika skal för att öka känsligheten hos en enzymkopplad immunosorbentanalys (ELISA).

ELISA är ett test som mäter prover för biokemikalier, som antikroppar och proteiner, som kan indikera förekomst av cancer, HIV, graviditet och mer. När en biokemikalie upptäcks, testet genererar en färgutdata som kan användas för att kvantifiera dess koncentration. Ju starkare färgen är, desto starkare koncentration. Testerna måste vara känsliga för att förhindra falska negativa resultat som kan försena behandling eller interventioner.

I studien, forskarna fann att när nanopartiklarna användes i stället för det konventionella enzymet som används i en ELISA - peroxidas - att testet var 300 gånger känsligare för att detektera karcinoembryonalt antigen, en biomarkör som ibland används för att upptäcka kolorektal cancer.

Och medan en biomarkör för kolorektal cancer användes i studien, tekniken skulle kunna användas för att upptäcka biomarkörer för andra typer av cancer och sjukdomar, säger Xiaohu Xia, en biträdande professor vid UCF:s institution för kemi och studiemedförfattare.

Kolorektal cancer är den tredje vanligaste orsaken till cancerrelaterade dödsfall i USA, inte räkna vissa typer av hudcancer, och tidig upptäckt hjälper till att förbättra behandlingsresultat, enligt U.S. Centers for Disease Control and Prevention.

Ökningen i känslighet kommer från nickel-platina nanopartikel "härmar" som kraftigt ökar reaktionseffektiviteten i testet, vilket ökar dess färgeffekt, och därmed dess upptäcktsförmåga, säger Xia.

Peroxidaser som finns i pepparrotsroten har använts i stor utsträckning för att generera färg i diagnostiska tester i årtionden. Dock, de har begränsad reaktionseffektivitet och därmed färgeffekt, som har hämmat utvecklingen av känsliga diagnostiska tester, säger Xia.

Nanopartikel "härmar" av peroxidas har utvecklats omfattande under de senaste 10 åren, men ingen har uppnått reaktionseffektiviteten hos de nanopartiklar som utvecklats av Xia och hans team.

"Detta arbete sätter rekordet för den katalytiska effektiviteten av peroxidasemimik, " säger Xia. "Det bryter igenom begränsningen av katalytisk effektivitet hos peroxidashärmare, vilket är en långvarig utmaning inom området."

"Ett sådant genombrott möjliggör mycket känslig upptäckt av cancerbiomarkörer med det slutliga målet att rädda liv genom tidigare upptäckt av cancer, " han säger.

Xia säger att nästa steg för forskningen är att fortsätta att förfina tekniken och tillämpa den på kliniska prover av mänskliga patienter för att studera dess prestanda.

"Vi hoppas att tekniken så småningom kan användas i kliniska diagnostiska laboratorier inom en snar framtid, " säger Xia.