Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

Nanopartikler Aktiver Ny enhet for å Detect Infectious Diseases Raskere

Published on August 24, 2010 at 3:15 AM

ASU bioteknologi forskning produserer design for nye enheten for å oppdage sykdommer raskere og til lavere kostnader.

Arizona State University forskere har demonstrert en måte å drastisk forenkle testing av pasienter for smittsomme sykdommer og usunne protein nivåer.

Nye testing instrumentering utviklet av Antonia Garcia og John Schneider lover å gjøre prosedyren mindre kostbare og gi resultater på kortere tid.

Bildet er en dråpe blod på en prototype av en diagnostisk enhet utviklet av ASU forskere. Det fungerer ved å rette en nær-infrarødt lys-emitting diode (LED) på en dråpe fullblod sitter på en vannavvisende overflate. Formen på dråpen fokuserer lyset i en intens stråle målt ved et sekund LED.

Current testing er langsom og kostbar på grunn av komplikasjoner med å jobbe med blod, spytt, urin og andre biologiske væsker, sier Garcia, en professor i School of Biological and Health Systems Engineering, en av ASUs Ira A. Fulton Schools of Engineering.

Slike prøver "er komplekse blandinger som krever avanserte instrumenter i stand til å blande en prøve med antistoffer eller andre biologiske reaktanter for å produsere en nøyaktig positiv eller negativ reaksjon," Garcia sa.

Han og Schneider, en bioteknologi graduate student forsker, har kommet opp med en testmetode som gjør det mulig pasientprøven seg å opptre på konsert med en rudimentær, lavkost testing enhet.

Metoden benytter felles light-emitting diodes (LED) og enkle microeletronic forsterkere snarere enn mer teknologisk intensiv og kostbar lasere og robotikk.

Væsker og lett å arbeide sammen

Garcia og Schneider har vist at superhydrophobic flater kan forme blod, spytt, urin og andre væsker til runde dråper. Dråpene kan fokusere lett og raskt mix og flytte mikropartikler og nanopartices som kan undersøkes for å avdekke en bestemt smittestoff eller protein.

Superhydrophobicity er en egenskap ved materialer som frastøter vann, slik som ender 'fjær eller blader av lotus anlegget. Slike materialer er brukt kommersielt i tekstiler, byggematerialer og overflatebelegg.

Den nye enheten fungerer ved å plassere en dråpe av nanopartikler eller mikropartikler på toppen av en dråpe en pasient væskeprøve på en superhydrophobic overflate. Overflaten har en liten depresjon som holder væsken smake på plass slik at den danner en sfærisk dråpe.

Dråpen fungerer som en linse på grunn av overflatespenningen. En LED er skinte på slipp og slippe formen fokuserer lyset i en intens stråle målt ved et sekund LED.

Fordi slipp sakte fordamper, Garcia forklarer nanopartikler eller mikropartikler begynner raskt å holde sammen når pasienten væske prøven inneholder smittestoffet eller protein være målrettet. Smittestoffet eller protein vandrer til sentrum av fallet, slik at partikler som ennå ikke har holdt sammen for å flytte til overflaten.

Dette fører til selv-miksing handling som hastigheter opp den diagnostiske prosessen slik at påvisning kan forekomme på mindre enn to minutter, sa han.

Måling generelle helse

Fordi væskeprøve blir integrert med det enkle lysdioder og mikroelektronikk, forskerne kaller den nye enheten design Integrascope.

Garcia og Schneider har bygget flere laboratoriet prototype enheter basert på design og har demonstrert hvordan enheten kan brukes til å måle C reaktivt protein i menneskelig serum, som er en indikator av en rekke inflammatoriske tilstander når proteinet er til stede på høye nivåer.

Høye nivåer av protein kan indikere celle og vevsskade, betennelser, forstyrrelser i nyrefunksjon, eller et immunsystem som er pumpet ut antistoffer grunn av en infeksjon eller autoimmun sykdom. Lavt protein nivå kan indikere feilernæring eller tilstedeværelse av sykdommer som hindrer kroppen fra å produsere tilstrekkelig blod protein.

Enheten kan også brukes til å gi en indikasjon på generell helse ved å måle total protein i menneskelig serum, spytt og urin.

Potensielle global påvirkning

Utvikling av enheten ble utløst under Schneiders studier for sin doktorgrad, som han eksperimenterte med skinnende en LED på en dråpe væske hviler på et superhydrophobic overflate. Han prøvde å se om han kunne oppdage endringer i lystransmisjon som kunne fortelle om et protein som var til stede i væsken.

"Til vår overraskelse" Garcia sa, "vi raskt innså at hans laboratorium set-up generert en veldig sterk stråle av lys som kan være lett måles ved hjelp av en fiberoptisk lys detektor vi hadde i laboratoriet."

Forskningsresultatene har blitt postet på nettsiden Nature Precedings. Rapporten beskriver hvordan den nye enheten fungerer og gir detaljer om informasjonen den diagnostiske testen gir i løpet av de første minuttene av denne bruken.

Low-cost løsninger

Den vanligste rimelige enheter på markedet nå er lateral-flow immunologiske lik i utseende og funksjon til tidlig graviditet test.

Den største snublestein i å lage rimelige diagnostisk utstyr for mange tilstander og sykdommer er at sensitiviteten er kompromittert for spesifisitet i disse lateral-flow immunologiske.

En annen strategi for å miniatyrisere komplekse instrumenter lider av vanskeligheten i å redusere kostnadene til hva folk flest ville kunne ha råd til - ca $ 1 til $ 2 dollar per test - samt behovet for reservedeler og spesiell håndtering.

"Å ha en global effekt, trenger vi å ha nøyaktige og følsomme verktøy som kan hjelpe helsepersonell behandler pasienter med en lav pris i løpet av deres første besøk", sier Schneider.

"Vårt mål er å omsette denne teknologien og design i en robust og enkel å bruke enheten som vi ville gi bort gratis til klinikker. De eneste kostnadene involvert med å bruke Integrascope ville være i slipp av partikler og en liten bit av et superhydrophobic overflate - ca $ 1 til $ 2 dollar, "Garcia sa.

Internasjonalt samarbeid

Med gjentatte og hyppigere spredning av smittsomme sykdommer over hele kloden, det blir mer avgjørende å ha gode diagnostiske systemene i fattige land slik at riktig behandling kan gis raskt - og slik at det er et globalt varslingssystem for å varsle publikum om nye og betydelige utbrudd av sykdom oppstår, sa Garcia.

For å hjelpe oppnå dette, er Garcia og Schneider teaming med nanoteknologi eksperter Vladimiro Mujica og Manuel Marquez.

De håper å etablere samarbeid med Latin-amerikanske universiteter, offentlige ledere og gründere til å utvikle nye diagnostiske enheten.

"Vi tror en felles amerikansk-Latin Amerika teknologiutvikling innsats vil gnist økonomisk aktivitet som vil komme både regioner og forebygge sykdomsutbrudd og sosial uro i vår del av verden", sa Mujica, professor ved Institutt for kjemi og biokjemi i ASUs College of Liberal Arts & Sciences.

Marquez, en entreprenør og adjunkt fakultetet medlem i School of Biological and Health Systems Engineering, er president og forskningsleder i selskapet YNANO. Selskapet spesialiserer seg på dråpen-nanoengineering for biomedisinske applikasjoner, inkludert Integrascope for sykdom diagnose.

"Jeg er spent på potensialet for denne enheten, og at elevene kan være direkte engasjert i forskning og utvikling prosessen," Marquez sa. "Jeg har viet mer enn et tiår av min karriere til at ingeniører og forskere til å raskt anvende sine grunnleggende oppdagelser å løse virkelige problemer."

Kilde: http://www.asu.edu/

Last Update: 3. October 2011 05:28

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit