Is het mogelijk om kenmerken van autisme bij de geboorte op te sporen? Aan het Instituut voor Fysische Chemie van de Poolse Academie van Wetenschappen in Warschau, onderzoekers hebben een sensor ontwikkeld die een dergelijke detectie mogelijk kan maken. De belangrijkste herkenningscomponent van het nieuwe apparaat is een polymeerlaag met een zorgvuldig ontworpen structuur. Het herkent moleculen van oxytocine, een verbinding die wordt beschouwd als een van de biomarkers van autisme.

Moleculen van veel chemische verbindingen circuleren in het bloed. Een daarvan is oxytocine, een verbinding die beter bekend staat als het 'liefdeshormoon'. Duidelijke veranderingen in de bloedconcentratie suggereren dat de patiënt mogelijk vatbaar is voor autisme. In de toekomst, het zal mogelijk zijn om deze veranderingen te detecteren met behulp van een nieuwe chemische sensor die selectief zelfs kleine hoeveelheden oxytocine herkent. Een beschrijving van het werk aan het apparaat is zojuist gepubliceerd in Biosensoren en bio-elektronica .

in de geneeskunde, er zijn incidentele doorbraken die resulteren in een kwalitatieve verbetering van de gezondheid van hele bevolkingsgroepen. In de 20ste eeuw, dergelijke ontwikkelingen zijn onder meer de ontdekking van antibiotica of de verspreiding van vaccinatie. In de nabije toekomst, een revolutie op vergelijkbare schaal is waarschijnlijk dankzij nieuwe diagnostische apparaten die gevoelig zijn, nauwkeurig, snel en erg goedkoop. Altijd en voor iedereen bereikbaar, deze instrumenten kunnen ziekten in zeer vroege stadia van ontwikkeling opsporen, daardoor bij te dragen aan een dramatische toename van de werkzaamheid van de behandeling. Het belangrijkste element van dit type innovatief diagnostisch instrument moeten betrouwbare sensoren zijn die in staat zijn te reageren op de aanwezigheid van zelfs een klein aantal moleculen die zeer discriminerend zijn met betrekking tot geselecteerde chemische verbindingen.

"In de apparaten die in ons onderzoeksteam zijn ontwikkeld, de rol van het herkennen van de gezochte verbindingen wordt gespeeld door zorgvuldig gefabriceerde en even zorgvuldig geproduceerde polymeerlagen. Het belangrijkste idee hier is eenvoudig, d.w.z., voor elke te herkennen verbinding proberen we een laag van een polymeer te bouwen met holtes - moleculaire holtes - die zo goed mogelijk passen bij de vorm en de fysische en chemische eigenschappen van de moleculen van de chemische verbinding die we willen herkennen in de omgeving van de sensor, " zegt prof. Wlodzimierz Kutner (IPC PAS).

Het 'stempelen' van de vorm en eigenschappen van moleculen van de geselecteerde verbinding in de polymeermatrix is ​​een techniek die bekend staat als moleculaire imprinting. Functionele monomeren worden in een oplossing gebracht die de te detecteren moleculen bevat. Ze hechten zich aan karakteristieke bindingsplaatsen op de te bedrukken moleculen. Een verknopend monomeer wordt vervolgens geïntroduceerd, die snel bindt aan de functionele monomeren. De doelherkenningslaag wordt gevormd na polymerisatie van het verknopende monomeer, en het vervolgens uitspoelen van de aldus gevormde structuur vormde de moleculen van de verbinding die voor detectie werd geselecteerd.

Het team van prof. Kutner heeft al veel polymeerlagen ontwikkeld die selectief reageren op zelfs lage concentraties van belangrijke chemicaliën, inclusief melamine, nicotine, albumine en neopterine (een van de biomarkers van kanker). Nutsvoorzieningen, zij hebben zo'n polymeerlaag ontwikkeld voor het detecteren van oxytocine.

"Het is één ding om oxytocine-moleculen in een polymeerlaag te vangen, maar iets heel anders om de informatie te lezen dat de moleculaire holtes zijn gevuld, " zegt Dr. Zofia Iskierko van het team van Prof. Kutner. "Voor ons, het signaal van de aanwezigheid van oxytocine in de herkenningslaag is een verandering in elektrische capaciteit. Daarom produceren we deze lagen op kleine goudelektroden. We steken de elektroden in een buisje waar een oplossing van bloed (in onze tests kunstbloed) doorheen stroomt. De oxytocinemoleculen zinken in de holten van de polymeerlaag, waardoor de elektrische capaciteit van het meetsysteem verandert."

Bij experimentele proeven, het bleek dat de nieuwe sensor micromolaire concentraties oxytocine detecteert en reageert op de aanwezigheid ervan, zelfs wanneer deze wordt omringd door moleculen met een zeer vergelijkbare structuur. Het team van professor Kutner werkt aan het verhogen van de gevoeligheid van de sensor tot een niveau dat detectie van nanomolaire concentraties mogelijk maakt. Het doel, hier, is het bereiken van een gevoeligheid waarmee een enkele druppel bloed kan worden gebruikt om een ​​verscheidenheid aan diagnostische tests uit te voeren. De experimenten uitgevoerd in de IPC PAS-labs toonden ook aan dat de polymeerherkenningslaag relatief duurzaam is en meerdere meetherhalingen mogelijk maakt zonder afbreuk te doen aan hun gevoeligheid en selectiviteit.

Veranderingen in de oxytocineconcentratie in het bloed alleen maken niet duidelijk of iemand aanleg heeft voor autisme. Voordat de diagnose wordt gesteld, de concentratie van ten minste enkele andere stoffen (biomarkers) die kenmerkend zijn voor deze ziekte, moet worden gecontroleerd.

"Onze oxytocine-chemische sensor is eigenlijk slechts een eerste stap in de richting van het bouwen van een meer geavanceerd medisch apparaat dat een diagnose van aanleg voor autisme stelt. Sinds enige tijd, we hebben gewerkt aan polymeerlagen die reageren op de aanwezigheid van twee andere verbindingen die verband houden met autisme, namelijk, melatonine (niet te verwarren met melamine) en gamma-aminoboterzuur, " benadrukt de leider van het onderzoeksproject Dr. Piyush S. Sharma (IPC PAS).