Srikanth Sinamaneni, Doctorat, et l'équipe de recherche a utilisé un processus appelé empreinte biomoléculaire pour créer le biocapteur plasmonique. Ce processus consiste à attacher les protéines cibles à la surface des nanotiges, puis en ajoutant de petites molécules autour des protéines pour former une couche de polymère autour de l'extérieur des nanotiges. Les protéines cibles sont éliminées pour laisser des cavités à la surface des nanotiges, qui sont les anticorps artificiels. Lorsque les nanotiges avec les anticorps artificiels sont exposées à une substance, comme l'urine, qui contient la protéine cible, ces protéines se déposent dans les cavités, semblable à une pièce de puzzle s'insérant dans un puzzle.
(Phys.org) - Détecter si un patient aura une insuffisance rénale aiguë pourrait devenir aussi simple que de tremper une bandelette de test en papier imprimée avec des nanotiges d'or dans un échantillon d'urine, une équipe de chercheurs de l'Université de Washington à St. Louis a trouvé.
Srikanth Singamaneni, Doctorat, professeur assistant en ingénierie, avec Evan Kharasch, MARYLAND, Doctorat, et Jerry Morrissey, Doctorat, à la faculté de médecine de l'université de Washington, ont développé un capteur biomédical utilisant des nanotiges en or conçu pour détecter l'élévation de la lipocaline associée à la gélatinase neutrophile (NGAL), un biomarqueur prometteur pour l'insuffisance rénale aiguë, dans les urines. Les biomarqueurs sont généralement de petites molécules ou protéines dans le corps dont la concentration change en réponse à une maladie ou à un traitement.
"Cette technologie très prometteuse et innovante offre le potentiel d'apporter les tests de la fonction rénale au chevet du patient, avec une plus grande accessibilité et un coût réduit, " dit Kharasch, le professeur Russell et Mary Shelden d'anesthésiologie et professeur de biochimie et de biophysique moléculaire. "En outre, ce test de preuve de concept peut être beaucoup plus largement applicable à divers types de tests cliniques et de biomarqueurs, permettant la création de nombreux nouveaux dosages, plus rapidement et à moindre coût."
Lésion rénale aiguë, qui se produit lorsque les reins deviennent incapables de filtrer les déchets du sang, se développe rapidement en quelques heures ou quelques jours. Elle est fréquente chez les personnes hospitalisées, en particulier chez les personnes gravement malades ou qui ont subi une chirurgie cardiaque. À ce jour, il n'y a pas eu de capteurs capables de détecter facilement si une personne subira une lésion rénale aiguë.
« Si nous pouvons trouver une technologie peu coûteuse qui pourrait être utilisée plus efficacement, nous pouvons attraper cela beaucoup plus tôt et sauver beaucoup de vies, " dit Singamaneni, un ingénieur en science des matériaux et génie mécanique. "Notre objectif est de pouvoir imprimer ce capteur sur un morceau de papier avec une imprimante à jet d'encre de tous les jours afin que les médecins et les cliniques aient un test peu coûteux disponible quand ils en ont besoin."
Pour créer le capteur, l'équipe a utilisé une technique appelée biodétection plasmonique, capable de détecter de très petites quantités de biomarqueurs. Cependant, les anticorps naturels ont une courte durée de conservation et sont coûteux et longs à développer et à appliquer, alors Singamaneni et l'équipe ont créé des anticorps artificiels. Pour créer le biocapteur plasmonique, ils ont utilisé un processus appelé empreinte biomoléculaire.
Ce processus consiste à attacher les protéines cibles à la surface des nanotiges, puis en ajoutant de petites molécules autour des protéines pour former une couche de polymère autour de l'extérieur des nanotiges. Les protéines cibles sont éliminées pour laisser des cavités à la surface des nanotiges, qui sont les anticorps artificiels. Lorsque les nanotiges avec les anticorps artificiels sont exposées à une substance, comme l'urine, qui contient la protéine cible, ces protéines se déposent dans les cavités, semblable à une pièce de puzzle s'insérant dans un puzzle.
"Quand vous éclairez des nanotiges d'or, les électrons du métal s'excitent et se mettent à osciller, " dit Singamaneni. " Il y a deux groupes, ou couleurs, de lumière dans le spectre de la nanotige d'or qui montre quelle partie de la lumière est absorbée et diffusée par la nanotige. Quand quelque chose colle à la surface de la nanotige en or, cela déplacera la position de l'une des bandes et changera la couleur. Cette couleur nous indique si le biomarqueur protéique s'est lié à la nanotige en or. Ensuite, nous pouvons mesurer la quantité de biomarqueur par la quantité de changement de couleur."
L'équipe prévoit d'utiliser son succès en utilisant NGAL comme biomarqueur comme modèle pour remplacer les anticorps naturels par des anticorps artificiels pour d'autres protéines. En 2010, Kharasch et Morrissey, professeur-chercheur en anesthésiologie, ont découvert que les protéines aquaporine-1 et adipophiline étaient élevées dans l'urine des patients atteints des formes les plus courantes de cancer du rein.
