Создание наноматериалов для выявления рака на ранней стадии

Впервые группа ученых из Университета Центральной Флориды создала функциональные наноматериалы с полыми внутренними элементами, которые можно использовать для создания высокочувствительных биосенсоров для раннего выявления рака.

Сяоху Ся, доцент химии в Технологическом центре NanoScience, и его команда разработали новый метод и недавно опубликовали свои работы в журнале ACS Nano.

«Эти передовые полые наноматериалы обладают огромным потенциалом для внедрения высокопроизводительных технологий в различных областях», - говорит Ся. «Потенциально мы могли бы говорить о лучшем и менее дорогом диагностическом инструменте, достаточно чувствительном для обнаружения биомаркеров в низких концентрациях, что могло бы сделать его незаменимым для раннего выявления рака и инфекционных заболеваний».

Поскольку полые наноматериалы, изготовленные из сплавов золота и серебра, обладают превосходными оптическими свойствами, они могут быть особенно полезны для разработки более совершенной технологии тест-полосок, аналогичной тестам на беременность, продаваемым без рецепта. В настоящее время технология, используемая для обозначения положительных или отрицательных символов на тест-полоске, недостаточно чувствительна, чтобы подобрать маркеры, которые указывают на определенные виды рака. Но новый метод Ся создания полых наноматериалов может изменить это.

Заблаговременное предупреждение может помочь врачам спасти больше жизней.

В обычных тест-полосках наночастицы твердого золота часто используются в качестве меток, где они связаны с антителами и специфически генерируют цветовой сигнал из-за оптического явления, называемого локализованным поверхностным плазмонным резонансом. По методике Ся металлические наноматериалы могут быть изготовлены с пустотелым интерьером. По сравнению с твердыми аналогами, эти полые наноструктуры обладают гораздо более сильной активностью LSPR и, следовательно, обеспечивают более интенсивный цветовой сигнал. Поэтому, когда полые наноматериалы используются в качестве меток в тест-полосках, они могут вызывать чувствительное изменение цвета, позволяя полосам обнаруживать биомаркеры при более низких концентрациях.

«Технология тест-полосок совершенствуется путем простой замены наночастиц из чистого золота уникальными полыми наночастицами, в то время как все остальные компоненты тест-полосок остаются неизменными», - говорит Ся. «Так же, как тест на беременность, новая тест-полоска может быть использована обычными людьми, и результаты могут быть определены невооруженным глазом без необходимости какого-либо оборудования. Эти особенности делают полоску чрезвычайно подходящей для использования в сложных условиях, таких как отдаленные населенные пункты».

Исследование UCF было сфокусировано на простат-специфическом антигене, биомаркере рака простаты. Новая тест-полоска на основе полых наноматериалов способна обнаруживать уровень ПСА до 0,1 нанограмма на миллилитр (нг / мл), что является достаточно чувствительным для клинической диагностики рака предстательной железы. Опубликованное исследование включает в себя электронно-микроскопические изображения металлических полых наноматериалов.

«Я надеюсь, что, предоставляя общую и универсальную платформу для разработки функциональных полых наноматериалов с желаемыми свойствами, можно будет начать новые исследования с потенциалом для других приложений, помимо биосенсирования», - говорит Ся.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200226130517.htm