Naukowcy z University of Pennsylvania w USA stworzyli nowy biosensor z nanorurek węglowych, zdolny do szybkiego wykrywania antygenów boreliozy. Urządzenie wykrywa biomarkery choroby w stężeniach już od 1 ng/ml, które jest mniejsze niż podczas standardowego badania moczu i porównywalne do tradycyjnych metod takich jak ELISA (test immunoenzymatyczny) i Western blot (metodzie stosowanej w biologii molekularnej, służącej do wykrywania określonych białek.
Borelioza jest spowodowana ukąszeniem kleszcza przenoszącego bakterie Borrelia burgdorferi. Tylko w Stanach Zjednoczonych co roku odnotowuje się co najmniej 30000 nowych przypadków zachorowań na boreliozę. Borelioza nie jest chorobą łatwą do zdiagnozowania. Nie stanowi ona większego problemu w fazach początkowych. Gdy bowiem zostanie zauważone ukąszenie przez kleszcza lub sama jego obecność na ciele osoba zagrożona zakażeniem, sama może stwierdzić, czy choroba dostała się do organizmu. Właśnie wtedy może, niestety nie musi, pojawić się jedyny pewny i niezaprzeczalny symptom boreliozy tzw. rumień wędrujący. Późne wykrycie może być niebezpieczne, ponieważ choroba może powodować zapalenia stawów, trwałe zaburzenia neurologiczne oraz sercowe.
Zespół kierowany przez Charliego Johnsona stworzył biosensor wykrywający boreliozę z dużych tablic półprzewodnikowych nanorurek węglowych (CNT). Tranzystory zostały uzyskane dzięki metodzie CVD (osadzania chemicznego z fazy gazowe) na powierzchni utlenionych wafli krzemowych.
Przy pomocy wiązań kowalencyjnych naukowcy łączą białka przeciwciał z nanorurkami. Przeciwciała te mają duże powinowactwo do białka antygenu p42, które jest białkiem z wici bakterii, przenoszącym boreliozę. Jeśli ten antygen występuje w próbce i zostanie zneutralizowany, spowoduje to zmianę elektronicznych właściwości nanorurek.
Prace grupy Pensylwanii mają źródło w metodzie wykrywania biomarkerów raka za pomocą CNT.
Antygeny to nic innego, tylko naładowane cząsteczki. Gdy znajdą się w sąsiedztwie nanorurki zmieni się jej pole elektromagnetyczne. Zależy ono od stężenia – w miejscu większego stężenia antygenu pojawia się więcej przeciwciał. Mierząc zmiany tych właściwości można obliczyć dokładne stężenie antygenu choroby próbce.
Zespół twierdzi, że można poprawić granicę wykrywalności bioczujnika przez dołączenie tylko fragmentu przeciwciała odpowiedzialnego za wiązanie antygenu, a nie całego białka przeciwciała. Pozwoliłoby by to zwiększyć czułość prawdopodobnie o kilka rzędów wielkości.
Źródło:
[1] Detecting Lyme disease using antibody-functionalized single-walled carbon nanotube transistors. Biosensors and Bioelectronics, Volume 45, 15 July 2013, Pages 163–167
[2] http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1302/1302.2961.pdf | 18.06.2013
[3] Carbon nanotube zigzag povray cropped by Antony-22, Wikimedia Commons, Public domain