Een nieuwe zinksensor is ontwikkeld door onderzoekers, wat een dieper begrip zal geven van de dynamische rollen die metaalionen spelen bij het reguleren van gezondheid en ziekte in het levende lichaam.

Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift ACS Omega meldt dat de nieuw ontworpen chemische sensor zinkniveaus in cellen kan detecteren en meten. Het heeft ook de functionaliteit en draagbaarheid om continue of herhaalde metingen te doen binnen een enkel biologisch monster.

"Dit maakt de sensor mogelijk geschikt voor gebruik in toekomstige diagnostische hulpmiddelen die geheel nieuwe vensters in het lichaam zouden kunnen openen, " zegt hoofdauteur van het onderzoek dr. Sabrina Heng, Research Fellow bij het ARC Center of Excellence voor Nanoscale BioPhotonics (CNBP), aan de Universiteit van Adelaide.

"Metaalionen, inclusief zink, een cruciale rol spelen in de cellulaire en levensfunctie - en een tekort of verandering in het niveau van metaalionen wordt vaak geassocieerd met ziekte, " ze zegt.

"Overtollig zink in het lichaam bijvoorbeeld, is een mogelijk teken van de ziekte van Alzheimer of Parkinson, of soms een ernstige bacteriële infectie."

Het probleem, zegt dokter Heng, is dat de huidige methoden slechts een momentopname geven op een bepaald moment. Patiëntmonsters worden over het algemeen getest op metaalionniveaus met behulp van gespecialiseerde pathologie-apparatuur in laboratoria.

"Om een ​​dieper inzicht te krijgen in de dynamische rollen die zink en andere metaalionen spelen bij het reguleren van gezondheid en ziekte, het is belangrijk om nieuwe draagbare sensortechnologieën te ontwikkelen die kunnen worden gebruikt om metaalionen in het lichaam in realtime te onderzoeken, " ze zegt.

Idealiter merkt ze op, de sensor moet kunnen worden gemaakt om 'aan' en 'uit' te schakelen met behulp van een soort schakelaar.

"Dit betekent dat er meerdere metingen kunnen worden gedaan zonder dat de sensor hoeft te worden vervangen. Dit maakt ook continu en niet-invasief onderzoek mogelijk."

Wat Dr. Heng heeft gedaan, is de kracht van licht benutten bij de ontwikkeling van een nieuwe en innovatieve sensor, legt professor Andrew Abell uit, CNBP Chief Investigator aan de Universiteit van Adelaide en co-auteur van het onderzoekspaper.

"De bijzondere eigenschappen van deze zinksensor zitten op chemisch en moleculair niveau, " hij zegt.

"Een deel van de sensor is een speciaal chemisch molecuul, spiropyran, die op een geavanceerde optische vezel zit - hij is gemaakt om te binden aan het zinkion in de cellen die worden onderzocht."

"Als het zink is gebonden, fluoresceert het nadat het is blootgesteld aan UV-licht van de vezel. De intensiteit van de fluorescentie is afhankelijk van de hoeveelheid zink die aanwezig is."

"Door ditzelfde monster met wit licht te behandelen, wordt het metaalion losgemaakt en wordt de chemische stof van de sensor teruggezet naar de begintoestand, klaar om opnieuw te worden gebruikt. Dit schakelen kan vele malen worden gedaan zonder aan betrouwbaarheid of gevoeligheid in te boeten."

"Het toevoegen van dergelijke moleculen aan onze sensorapparatuur is belangrijk omdat het ons de mogelijkheid geeft om onze sensorapparatuur te bedienen met een simpele druk op een lichtschakelaar, " hij zegt.

Dr. Heng ziet dit onderzoek als een cruciale stap in de ontwikkeling van toekomstige meetinstrumenten die door artsen in hun klinieken kunnen worden gebruikt.

"De volgende generatie gezondheidszorg zal steeds meer slimme med-tech beschikbaar zien voor artsen en specialisten die ter plaatse meer diagnoses kunnen stellen."

"Deze nieuwe CNBP-sensor zou de mogelijkheid kunnen bieden voor onmiddellijke analyse van zinkniveaus in het lichaam, zonder te hoeven wachten op tijdrovende testresultaten van gespecialiseerde diagnostische laboratoria, " ze zegt.

"Dit is een stap in de richting van een steeds intelligentere toekomst. Realtime diagnose betekent minder vertraging in de behandeling van patiënten."

Dit onderzoek werd gefinancierd door het ARC Centre of Excellence for Nanoscale BioPhotonics (CNBP) met onderzoekers van de Universiteit van Adelaide, RMIT University en de University of South Australia.