纳米技术的突破可以显著改善医疗测试

提高性能可以大大提高早期发现癌症,老年痴呆症和其他障碍,允许医生检测低浓度的警示标记比以前实用。

突破是一个常见的生物测试称为免疫测定,模拟免疫系统的作用检测生物标志物的存在——与疾病相关的化学物质。当生物标志物存在于样品,如来自人类,免疫测定测试产生荧光发光,可以在实验室中测量。发光越大,更多的生物标志物。然而,如果生物标记的数量太小,荧光光太微弱,被检测出来。免疫分析研究的主要目标是提高检测极限。

普林斯顿大学的研究人员解决这个限制通过使用纳米技术极大地放大微弱荧光的样品。用玻璃和黄金结构太小,他们只能看到一个强大的电子显微镜,科学家能够大大提高荧光信号相比,传统的分析,导致提高300万倍的极限检测。产生一个可衡量的辉光,增强免疫测定需要少300万倍比常规免疫测定生物标记物出现。

“这提前打开了许多新的和令人兴奋的机会分析和其他探测器,以及在疾病早期检测和治疗,”斯蒂芬说周,普林斯顿大学的约瑟夫·c·埃尔金工程教授领导的研究团队。“此外,新的试验是非常容易使用,因为这个人进行测试,将没有区别旧——他们做程序以完全相同的方式。”

突破的关键在于一个新的叫做D2PA人工纳米材料,在周的实验室已经开发了好几年。D2PA周围是一层薄薄的金纳米结构玻璃柱子直径仅有60纳米。(纳米是一米的1000000000;这意味着大约1000的柱子并排铺设一根头发一样宽。)柱子间距为200纳米和磁盘的每个支柱的黄金总量设定了上限。每个支柱的点缀着更小直径约10至15纳米金点。在以往的研究中,周已经表明,这种独特的结构提高了收集和传输的光以一种不同寻常的方式——特别是,billion-fold增加一个名为表面拉曼散射的影响。现在目前的工作展示了一个巨大的和荧光信号增强。

在一个典型的免疫测定样本,如血液、唾液或尿液取自病人并添加到玻璃小瓶含有抗体,被设计成“捕获”或绑定到感兴趣的生物标志物在示例。另一组抗体与荧光分子标记被添加到混合。如果生物标记不出现在瓶中,荧光检测抗体不附加任何冲走。普林斯顿大学新技术开发的荧光可以看到当很少发现他们的标记的抗体。

除了诊断用途,分析中常用的药物发现和其他生物研究。更普遍的是,荧光在其他领域中起着重要作用的化学和工程,从发光显示器,太阳能收集和D2PA材料可能会发现使用在这些领域,周说。

作为他的研究下一步,周说,他正在进行测试比较的敏感性D2PA-enhanced免疫测定的常规免疫测定检测乳腺癌和前列腺癌。此外,他与纽约纪念斯隆-凯特琳癌症中心的研究人员开发测试,以检测与阿尔茨海默病相关的蛋白质在非常早期的阶段。

“你可以有非常早期发现与我们的方法,”他说。

周的团队最近的结果发表在两个期刊文章。5月10日发表在《纳米技术,描述了fluorescence-enhancing的物理和工程材料。,4月20日发表在《分析化学》,表明免疫测定的影响。除了周,作者包括博士后研究人员张、Liangcheng周和乔纳森•胡范和研究生叮,叮,文迪”李、王)。