Pour la première fois, une équipe de scientifiques de l'Université de Floride centrale a créé des nanomatériaux fonctionnels avec des intérieurs creux qui peuvent être utilisés pour créer des biocapteurs hautement sensibles pour la détection précoce du cancer.

Xiaohu Xia, un professeur assistant de chimie avec nomination conjointe au NanoScience Technology Center, et son équipe ont développé la nouvelle méthode et ont récemment publié leurs travaux dans la revue ACS Nano .

"Ces nanomatériaux creux avancés ont un grand potentiel pour permettre des technologies de haute performance dans divers domaines, " dit Xia. " Potentiellement, nous pourrions parler d'un outil de diagnostic meilleur et moins cher, suffisamment sensible pour détecter des biomarqueurs à de faibles concentrations, ce qui pourrait le rendre inestimable pour la détection précoce des cancers et des maladies infectieuses. »

Parce que les nanomatériaux creux faits d'alliages d'or et d'argent présentent des propriétés optiques supérieures, ils pourraient être particulièrement utiles pour développer une meilleure technologie de bandelette réactive, similaire aux tests de grossesse en vente libre. Actuellement, la technologie utilisée pour indiquer des symboles positifs ou négatifs sur le bâtonnet de test n'est pas suffisamment sensible pour détecter les marqueurs qui indiquent certains types de cancer. Mais la nouvelle méthode de Xia pour créer des nanomatériaux creux pourrait changer cela.

Un avertissement plus avancé pourrait aider les médecins à sauver plus de vies.

Dans les bandelettes de test conventionnelles, les nanoparticules d'or massif sont souvent utilisées comme étiquettes, où ils sont connectés à des anticorps et génèrent spécifiquement un signal de couleur en raison d'un phénomène optique appelé résonance plasmonique de surface localisée. Sous la technique de Xia, les nanomatériaux métalliques peuvent être fabriqués avec des intérieurs creux. Par rapport aux homologues solides, ces nanostructures creuses possèdent des activités LSPR beaucoup plus fortes et offrent ainsi un signal de couleur plus intense. Par conséquent, lorsque les nanomatériaux creux sont utilisés comme étiquettes dans les bandelettes de test, ils peuvent induire un changement de couleur sensible, permettant aux bandelettes de détecter des biomarqueurs à des concentrations plus faibles.

"La technologie des bandelettes de test est améliorée en remplaçant simplement les nanoparticules d'or solide par les nanoparticules creuses uniques, tandis que tous les autres composants d'une bandelette réactive restent inchangés, " dit Xia. " Tout comme le test de grossesse, la nouvelle bandelette réactive peut être réalisée par des personnes non qualifiées, et les résultats peuvent être déterminés à l'œil nu sans avoir besoin d'aucun équipement. Ces caractéristiques rendent la bande extrêmement appropriée pour une utilisation dans des endroits difficiles tels que des villages reculés. »

L'étude UCF s'est concentrée sur l'antigène prostatique spécifique, un biomarqueur du cancer de la prostate. La nouvelle bandelette réactive à base de nanomatériaux creux a pu détecter un PSA aussi bas que 0,1 nanogramme par millilitre (ng/mL), qui est suffisamment sensible pour le diagnostic clinique du cancer de la prostate. L'étude publiée comprend des images au microscope électronique des nanomatériaux creux métalliques.

"J'espère qu'en fournissant une plate-forme générale et polyvalente pour concevoir des nanomatériaux creux fonctionnels avec les propriétés souhaitées, de nouvelles recherches avec le potentiel pour d'autres applications au-delà de la biodétection peuvent être lancées, " dit Xia.

Les collaborateurs de l'étude incluent Zhuangqiang Gao, Zheng Xi, Haihang Ye, Zhiyuan Wei et Shikuan Shao du département de chimie de l'UCF; Qingxiao Wang et Moon J. Kim de l'Université du Texas à Dallas, et Dianyong Tang de l'Université des Arts et des Sciences de Chongqing en Chine.