Stel dat er bij u prostaatkanker is vastgesteld, de op één na belangrijkste doodsoorzaak door kanker bij mannen. U kiest voor een operatie om uw prostaat te verwijderen. Drie maanden later, een prostaatoppervlakteantigeen (PSA) -test toont geen prostaatcellen in uw lichaam. Iedereen verheugt zich.

Tot 18 maanden later, wanneer een andere PSA-test onthult dat er nu prostaatcellen zijn verschenen. Wat is er gebeurd?

De eerste PSA-test leverde een zogenaamd vals-negatief resultaat op. Het detecteerde niet het handjevol cellen dat overbleef na de operatie en zich later vermenigvuldigde. Nu heeft een chemicus aan de Michigan Technological University een ontdekking gedaan die zou kunnen, onder andere, slash het aantal valse negatieven in PSA-tests.

Xiaohu Xia en zijn team, waaronder onderzoekers van de Louisiana State University en de University of Texas in Dallas, hebben een nieuwe katalysator ontwikkeld die laboratoriumtests zoals de PSA veel gevoeliger zou kunnen maken. En het kan zelfs reacties versnellen die giftige industriële chemicaliën neutraliseren voordat ze in meren en beken terechtkomen.

Een paper over het onderzoek, "Pd-Ir Core-Shell Nanocubes:een type zeer efficiënte en veelzijdige peroxidase-nabootsing, " werd online gepubliceerd op 3 september in ACS Nano . Naast Xia, coauteurs zijn afgestudeerde studenten Jingtuo Zhang, Jiabin Liu en Haihang Ye en student Erin McKenzie van Michigan Tech; Moon J. Kim en Ning Lu van de Universiteit van Texas in Dallas; en Ye Xu en Kushal Ghale van de Louisiana State University. Het LSU-team voerde theoretische berekeningen uit, en het UT Dallas-team droeg hoge resolutie elektronenmicroscopiebeelden bij.

Peroxidase-nabootsing

Hun nieuwe katalysator bootst de werking na van vergelijkbare biochemicaliën die in de natuur worden aangetroffen, peroxidasen genoemd. "Bij dieren en planten, deze peroxidasen zijn belangrijk, bijvoorbeeld ze ontdoen zich van waterstofperoxide, die schadelijk zijn voor het organisme, " zei Xia, een assistent-professor scheikunde aan Michigan Tech. in de geneeskunde, peroxidasen zijn krachtige hulpmiddelen geworden voor het versnellen van chemische reacties in diagnostische tests; een peroxidase gevonden in de mierikswortelwortel wordt vaak gebruikt in de standaard PSA-test.

Echter, deze natuurlijke peroxidasen hebben nadelen. Ze kunnen moeilijk te extraheren en te zuiveren zijn. "En, ze zijn gemaakt van eiwitten, die niet erg stabiel is, " legde Xia uit. "Bij hoge temperaturen, zij koken, zoals vlees."

"Bovendien, hun efficiëntie is gewoon eerlijk, " voegde hij eraan toe. "We wilden een nabootsende peroxidase ontwikkelen die aanzienlijk efficiënter was dan de natuurlijke peroxidase, wat zou leiden tot een gevoeliger PSA-test."

Honderdvoudig gevoeligere PSA-test

Hun nieuwe katalysator, gemaakt van kubussen van palladium op nanoschaal bedekt met een paar lagen iridium-atomen, doet precies dat. PSA-tests die Xia's team met de palladium-iridiumkatalysator heeft uitgevoerd, waren 110 keer gevoeliger dan tests die met de conventionele peroxidase werden uitgevoerd.

"Na de operatie, het is van vitaal belang om een ​​kleine hoeveelheid prostaatantigeen te detecteren, omdat u anders een vals-negatief kunt krijgen en misschien de behandeling voor kanker uitstelt, " zei Xia. "Ons uiteindelijke doel is om ons systeem verder te verfijnen voor gebruik in klinische diagnostische laboratoria."

Xia hoopt dat zijn nabootsende peroxidase op een dag levens zal redden door kanker en andere kwalen eerder op te sporen. Hij is ook van plan andere toepassingen te onderzoeken, inclusief hoe het zich verhoudt tot mierikswortelperoxidase in andere katalytische reacties:het afbreken van giftige industriële afvalproducten zoals fenolen tot onschadelijke stoffen.

Eindelijk, het team wil beter begrijpen waarom zijn palladium-iridiumkatalysator zo goed werkt. "We weten dat de iridiumcoating de sleutel is, " zei Xia. "We denken dat het oppervlak plakkerig wordt, dus de chemische reagentia binden er beter aan."