Når man får stillet en diagnose er det tit ud fra test, der måler niveauet af forskellige biomarkører(infoboks), som kun er til stede hvis man har den specifikke sygdom. Dette er den mest udbredte måde til at bestemme om folk har sygdomme som f.eks. Alzheimers og cancer. Disse biomarkører skal være til stede i store nok mængder, for at de gængse teknikker kan detektere dem. Jo færre biomarkører der kræves jo tidligere kan man diagnosticere og starte en evt. behandling. Derfor er det af stor interesse at øge følsomheden, dvs. mængden af biomarkører der kræves før man kan måle dem.

-

-

Figur 1: Immunoassays udføres ofte i små glas huller som dem der ses på billedet. En nanostruktureret overflade som beskrevet i denne artikel kunne potentielt set forbedre følsomheden med over 3 millioner gange.

En metode kaldet immunoassay benytter kroppens eget immunforsvar, idet man bruger de antistoffer som kroppen bruger til at genkende virus og bakterier, for at få dem nedbrudt. Disse antistoffer har man taget ud af kroppen og bruger dem nu til at identificere de førnævnte markører (Figur 1). Der findes en lang række forskellige immunoassay’s, det assay som forskerne arbejder med, anvender specielle antistoffer der lyser op hvis de binder til den specifikke biomarkør de er lavet mod. Det kræver dog mange antistof genkendelser for at kunne detektere lyset. Det er dette udsendte lys som forskerne har forstærket.

Forskere på Princeton Universitet har via en nanostruktur muliggjort detektering af biomarkører i mængder der er 3 millioner gange lavere end hvad tidligere test har målt. Dette vil potentielt set muliggøre tidligere diagnosticering af sygdomme. Forskerne har lavet en nano struktureret overflade som forstærker signalet fra antistofferne (Figur 2). Denne overflade består af en masse glassøjler, med en diameter på 60nm, i et lag af guld. Hver søjle er desuden dækket af guldprikker 10-15nm i diameter og har en guldskive ovenpå. Denne specielle struktur har vidst sig at være særdeles effektiv til at forstærke små lyssignaller som dem antistofferne sender når de binder til en biomarkør.

Nanostrukturen laves via metoden nanoimprint, som basalt set er det samme som et stempel, her efterlader stemplet bare en nanostruktur på overfladen man presser det imod. Desuden udnyttes princippet om molekylær selvorganisering til at få lavet små guldpletter 20nm i diameter på siden af søjlerne. Nanostrukturen laves på runde silicium plader, 10cm i diameteren, hvilket er et stort areal i forhold til mange andre nanostrukturer hvor det kan være meget dyrt og tidskrævende at få så store nanostrukturerede områder.

Figur 2: En nanostruktureret overflade bestående af glassøjler i et guldlag med små prikker af guld på siden og en guldskive øverst, er i stand til at forstærke lys fra antistoffer der binder biomarkører.

Indtil videre er systemet blevet testet på laboratorie basis og det skal så vise sig om det er muligt at udvide systemet til en brugbar medicinsk test. Den stærke side ved dette system, i forhold til mange andre der også udviser stor følsomhed, er at det ikke kræver ændring af de gængse teknikker, da det principielt bare er en forbedring af allerede eksisterende metoder. Derfor vil det ikke kræve speciel uddannelse at benytte og alle der i dag laver disse tests vil i teorien være i stand til at benytte dette nye system. Desuden gør fabrikationsmetoden at massefremstilling vil være muligt, og dermed sænkes prisen for overfladerne.

Oprindelig nyhed: http://phys.org/news/2012-05-nanotechnology-breakthrough-medical.html