Een team van Empa-wetenschappers heeft een biosensor ontwikkeld waarmee ze verhoogde concentraties koper kunnen detecteren in een eenvoudige, snelle en economische manier. Koper, zoals andere zware metalen is problematisch in hoge concentraties, zowel voor het milieu als voor de menselijke gezondheid.

Het is geen geheim dat zware metalen zoals koper gevaarlijke stoffen zijn die ernstige gevolgen kunnen hebben voor zowel ons milieu als de menselijke gezondheid. Lever schade, De ziekte van Alzheimer en zelfs kanker zijn allemaal in verband gebracht met een hoog kopergehalte. Ondanks dit, de concentratie zware metalen is vaak erg hoog, zowel in de atmosfeer als in waterbronnen, vooral in sommige ontwikkelingslanden.

Om een ​​te hoge dosis zware metalen zo vroeg mogelijk op te sporen, en daarmee de daaruit voortvloeiende gezondheidsproblemen te voorkomen, zeer gevoelige analyses van monsters zoals bloed zijn essentieel. Deze tests zijn echter vaak duur en tijdrovend, een passend niveau van laboratoriuminfrastructuur vereist. In ontwikkelingslanden – waar de blootstelling aan zware metalen het hoogst is – vormt dit vaak een probleem.

Een eiwit met een zwak voor koper

Empa-promovendus Ramon Weishaupt heeft onderzoek gedaan naar een meer economische en snellere manier om koperconcentraties te meten. Hiervoor combineerde hij een rood fluorescerend eiwit genaamd c-phycocyanine (dat een rol speelt bij de fotosynthese van cyanobacteriën en bindt aan koperionen, zelfs bij zeer lage concentraties) met een nano-cellulosematrix om een ​​dunne film te creëren. Wanneer koperionen binden aan het bacteriële eiwit, wordt de fluorescentie-emissie zwakker, en deze verandering kan snel en eenvoudig worden gemeten met een spectrometer. Het basismateriaal, microgefibrilleerde cellulose, komt ook voort uit de laboratoria van Empa:het zeer veelzijdige vezelmateriaal gemaakt van hernieuwbare grondstoffen werd ontwikkeld in het Laboratorium voor Toegepaste Houtmaterialen.

De onderzoekers hebben de nieuwe technologie getest, die ze CySense hebben genoemd, op bloedmonsters, onder andere. "Eén druppel bloed is voldoende voor de methode om een ​​koperconcentratie te detecteren die relevant is voor de menselijke gezondheid", legt uit, Greta Faccio, Empa wetenschapper. CySense kan economisch worden geproduceerd, is gemakkelijk te gebruiken en is snel en nauwkeurig. In aanvulling, als de biosensor wordt schoongewassen met speciale chemicaliën en water, het kan gedurende een periode van een week steeds opnieuw worden gebruikt.

Zo eenvoudig als het meten van de bloedsuikerspiegel

De bevindingen van het team, die worden gepresenteerd in een paper gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Geavanceerde functionele materialen , nieuwe wegen openen op het gebied van analyse van zware metalen. Water- en bodemmonsters kunnen ter plaatse worden beoordeeld, bijvoorbeeld, bespaart zowel kosten als tijd. Of getroffen gebruikers kunnen het kopergehalte in hun eigen bloed controleren, met behulp van de CySense-techniek en een afleesapparaat vergelijkbaar met een bloedsuikermeter, waardoor de noodzaak van grote, dure instrumenten en hoog opgeleid personeel. "Hoewel CySense nog steeds een prototype is, als het eenmaal is geïmplementeerd als een verkoopbaar systeem, kan het de gezondheid van een groot aantal mensen helpen verbeteren, " voorspelt Greta Faccio.