Eiwitten zijn een van de belangrijkste klassen van biomarkers - biologische moleculen die wijzen op een ziekte of gezondheid van een individu. De detectie van eiwitten is van cruciaal belang in een verscheidenheid aan tests; van de diagnose malaria, door de detectie van hartaanvallen, op kankerscreening en -monitoring. De meest gebruikelijke manier om deze biomarkers te detecteren, is door een biochemische test te gebruiken die bekend staat als een immunoassay, dat is de basis van elke zwangerschapstest.

Zoals bij elke toets, nauwkeurigheid verbeteren, betekent nauwkeurigere resultaten en verschijnt nu op de omslag van het peer-reviewed tijdschrift Analytische scheikunde wetenschappers hebben een aanzienlijke verbetering aangebracht.

De prestatie komt van een internationaal team van wetenschappers van Technion – Israel Institute of Technology en IBM Research in Zürich, die gezamenlijk een techniek hebben ontwikkeld die de gevoeligheid van eiwitdetectie in immunoassays met meer dan 1 kan verbeteren. 000-voudig, in vergelijking met een standaard immunoassay-implementatie. De methode van het team is gebaseerd op een eenvoudig stuk hardware:een microfluïdische chip met stroomkanalen die de breedte van een mensenhaar heeft.

Wat deze techniek bijzonder belangrijk maakt, is dat het ongelooflijk goed werkt wanneer eiwitbiomarkers in extreem kleine aantallen aanwezig zijn, net als de situatie tijdens de vroege stadia van een ziekte.

Moran Bercovici, universitair docent aan de faculteit Werktuigbouwkunde van Technion zei:"We gebruiken een oude focustechniek genaamd isotachoforese (ITP) op een nieuwe manier - met behulp van een combinatie van elektrische velden en gespecialiseerde chemie. Dit stelt ons in staat om eiwitten in een klein volume te verzamelen en ze nauwkeurig af te leveren om te reageren met detectie-antilichamen die op het oppervlak zijn gevormd van het microkanaal".

"In wezen houden we de detector voor de gek, " voegt Federico Paratore toe, een gezamenlijke doctoraatsstudent tussen de groepen, en de hoofdauteur van het werk. "We presenteren aan een standaarddetector een eiwitconcentratie van 10, 000-voudig hoger dan in het oorspronkelijke monster, en laat de detector dienovereenkomstig reageren."

Paratore legt de eenvoud van de test uit, "Een paar druppels van het monster worden in de microfluïdische chip gebracht, en een elektrisch veld wordt ingeschakeld. Opmerkelijk is dat de eiwitten worden samengeperst tot een volume van ongeveer 50 pico-liter - ongeveer 1 miljoen keer kleiner dan het volume van een menselijke traan en in slechts enkele minuten, het resultaat is zichtbaar."

Paratore maakt deel uit van een gezamenlijk project van de Europese Unie, virtuele flesjes, en werkt op beide locaties en combineert de sterke punten van het Technion-team op het gebied van elektrokinetiek en vloeistofmechanica, met IBM's expertise op het gebied van microtechnologie en diagnostiek. Bij Technion, Paratore werkte samen met Tal Zeidman-Kalman en Tally Rosenfeld, die co-auteurs zijn van dit artikel.

Dr. Govind Kaigala, wetenschapper bij IBM Research voegt toe, "De elegantie van deze benadering zit in zijn eenvoud en natuurlijk in de enorme verbetering van de testgevoeligheid die kan worden toegepast op een reeks immunoassay. biologische monsters zoals bloed, speeksel, of urine."

De aanpak van het team kan eenvoudige apparaten mogelijk maken die kleine monsters kunnen analyseren (zoals een druppel bloed), ter vervanging van de grote en geavanceerde laboratoriumapparatuur die tegenwoordig nodig is.