29/11/2013 - Nanotechnologie. Eine neue Technik, die goldene Nanopartikel verwendet, wird Krankheiten erkennen

Menéame

Forscher der Abteilung für Physik der Universität Sevilla haben eine schnelle, effiziente und erschwingliche Diagnose-Tool entwickelt, um in Zukunft Pathologien wie Lysoziurie oder Proteinurie. Dies wird mit Hilfe einer Auflösung mit goldenen Nanopartikeln und eine bestimmte Salzkonzentration.

Diese neue Methode ermöglicht es, mit bloßem Auge das Vorhandensein von Lysozym-ähnlichen Proteinen zu erkennen, die reich an Sekretionen wie Tränen oder Speichel sind und mit bestimmten Krankheiten eng verbunden sind. Dies wird mit Hilfe einer Auflösung mit goldenen Nanopartikeln und eine bestimmte Salzkonzentration, die es ermöglicht, die Farbe der Mischung sofort zu ändern, so dass das Vorhandensein von Lysozym erkannt werden kann, ohne dass komplexe Techniken verwendet werden müssen.

Neben der Einfachheit gehören zu den Vorteilen dieser neuen Methode auch die Protein-Sensibilität in der gleichen Reihenfolge wie die derzeit weniger konventionellen Methoden und die Ansprechzeit, da die Ergebnisse in Sekunden erreicht werden. Im Gegensatz zu dem, was man bei der Verwendung von Gold denkt, ist dies eine bezahlbare Methode. Laut Patentforscher Rafael Prado "können mit 120 Euro mehrere Liter Lösungen hergestellt und Hunderte von Proben entdeckt werden." 

Forscher an der Universität Sevilla, Paula M. Schloss und Rafael Prado (US-Quelle)

Gold und Medizin

Gold ist ein edles, inertes und ungiftiges Metall, das in der Nanogröße synthetisiert wird und ideale optische und elektrische Eigenschaften besitzt, um als Biosensor verwendet zu werden. Zur Entwicklung der patentierten Methode von Forschern der Universität Sevilla, Rafael Prado und Paula M. Schloss, speziell verwendet wurde kolloidales Gold, dessen Nanometerdimensionen in der gleichen Größenordnung wie viele Zellorganismen wie Viren oder Zelloberflächenrezeptoren es ihm ermöglicht, sehr gut mit Proteinen oder Polymeren wie DNA zu interagieren. 

"Gold im Nanomolar-Stil ist wie ein Spielzeug mit außergewöhnlichen Möglichkeiten. Erinnert mich an die grün-viskose Schnecke, die wir als Kind hatten, die "Blandi Blub": Du kannst sie dehnen, in Stücke zerbrechen, mischen, kleben... und jedes Mal, wenn du das Boot schließt, weißt du nie, wie du es finden wirst," gesteht Rafael Prado und fügt hinzu, dass "diese Eigenschaften von goldenen Nanopartikeln außergewöhnliche Forschungsmöglichkeiten bieten, aber sie zwingen dich, sehr gründlich und anspruchsvoll in ihrer Handhabung zu sein, da praktisch ein Flüstern ihre Eigenschaften verändert," erklärt er. 

Die Metalle sind gut leitfähig, weil ihre Elektronen eine Wolke um die Atomkerne bilden und hell sind, weil diese Wolke Licht reflektiert und die Atomkerne daran hindert, einzelne Photonen aufzunehmen. Wenn wir jedoch die makroskopische Welt verlassen und uns in die Nanoskopwelt eintauchen, stellen wir fest, dass Nanopartikel einen hohen Anteil an Oberflächenmaterial haben. 

Tatsächlich, so Rafael Prado, "verglichen mit dem Stift eines Hanges, in einem goldenen Nanoteilchen gibt es zwei Millionen Mal mehr Oberfläche, im Verhältnis zu seinem Volumen." Dies ist für die optischen Eigenschaften des kolloidalen Goldes von entscheidender Bedeutung, da ein bestimmter Teil des Lichts absorbiert wird und ein Teil im sichtbaren reflektiert wird, was das Material mit einer charakteristischen Farbe, in diesem Fall Rot, versehen wird. 

Die Farbe des Goldes

Bislang beruhten alle Verfahren zur Feststellung von Lysozym in Auflösung auf der Verwendung entbündelter (einfacher) Goldnanopartikel, so dass sie durch Interaktion mit einem entgegengesetzten Ladungsunterteil ein Nanopartikelkonglomerat mit einer charakteristischen blauen Farbe bilden. "Wir haben das Verfahren umgekehrt gemacht," erklärt der Forscher: "Wir haben bereits hinzugefügte Gold-Nano-Teile, was als Cluster bekannt ist, gespielt. Dazu haben wir die Salzkonzentration (Natriumchlorid) so optimiert, dass sie zusammengefügt wird, die Größe der Nanopartikel und die Reihenfolge der Zugabe. So erhalten wir als Referenz die blaue Farbe, nicht die charakteristische rote." 

Das Vorhandensein von Lysozym ermöglicht es, die Goldcluster teilweise zu entbündeln, indem man die Verschiebung des Blaus als Referenz auf das Rote spekträr betrachtet. "Es ist, als würde das Protein zwischen die Nanopartikel stecken, die anhaften, und es wird sie trennen, was uns erlaubt, ihre Anwesenheit zu bestimmen. Der Mechanismus ist natürlich viel komplexer. Die Methode ist nur unter bestimmten Voraussetzungen und nach der Reihenfolge des Zusatzes gültig, die sich im Patentverfahren befinden. Obwohl die ersten Ergebnisse im Wasser sind, sind wir davon überzeugt, dass sie im Urin erfolgreich waren, um überschüssige Lysozyme und Krankheiten wie Lysozyturie zu erkennen," schließt Professor Prado.

Die Forscher sind dabei, das Verfahren zu verfeinern und das Design eines Basis-Kits für das Nachweisprotokoll für verschiedene Proben zu entwickeln. Die OTRI der Universität Sevilla, die mit der Beratung und Verwaltung des Schutzes der Forschungsergebnisse der Institution selbst betraut ist, ist auch für die Aushandlung von Lizenz- und Transfervereinbarungen an Unternehmen zuständig, die an der Nutzung dieser Ergebnisse interessiert sind.

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Amt für die Übermittlung von Forschungsergebnissen / US

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