UCLA-onderzoekers hebben een laboratoriumtest ontworpen die microchiptechnologie gebruikt om te voorspellen hoe potentieel gevaarlijk nanomaterialen zouden kunnen zijn.

Volgens UCLA-professor Huan Meng, bepaalde gemanipuleerde nanomaterialen, zoals niet-gezuiverde koolstofnanobuizen die worden gebruikt om commerciële producten te versterken, kunnen de longen verwonden als ze tijdens het productieproces worden ingeademd. De nieuwe test die hij heeft helpen ontwikkelen, kan worden gebruikt om de omvang van het potentiële gevaar te analyseren.

Dezelfde test kan ook worden gebruikt om biologische biomarkers te identificeren die wetenschappers en artsen kunnen helpen kanker en infectieziekten op te sporen. Momenteel, wetenschappers identificeren die biomarkers met behulp van andere tests; een van de meest voorkomende is enzymgekoppelde immunosorbenttest, of ELISA. Maar het nieuwe platform die halfgeleider elektronische labelvrije test wordt genoemd, of SELFA, kost minder en is sneller en nauwkeuriger, volgens onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten .

De studie werd geleid door Meng, een UCLA-assistent-adjunct-hoogleraar geneeskunde, en Chi On Chui, een UCLA universitair hoofddocent elektrotechniek en bio-engineering.

ELISA wordt al tientallen jaren door wetenschappers gebruikt om biologische monsters te analyseren, bijvoorbeeld om te detecteren of epitheelcellen in de longen die zijn blootgesteld aan nanomaterialen, ontstoken zijn. Maar ELISA moet worden uitgevoerd in een laboratoriumomgeving door bekwame technici, en een enkele test kan ongeveer $ 700 kosten en vijf tot zeven dagen duren om te verwerken.

In tegenstelling tot, SELFA gebruikt microchiptechnologie om monsters te analyseren. De test kan tussen de 30 minuten en twee uur duren en, volgens de UCLA-onderzoekers, zou slechts een paar dollar per monster kunnen kosten wanneer de productie van grote volumes begint.

De SELFA-chip bevat een T-vormige nanodraad die fungeert als geïntegreerde sensor en versterker. Om een ​​monster te analyseren, wetenschappers plaatsen het op een sensor op de chip. Het verticale deel van de T-vormige nanodraad zet de stroom van het te analyseren molecuul om, en het horizontale gedeelte versterkt dat signaal om het molecuul van andere te onderscheiden.

Het gebruik van de T-vormige nanodraden die in het laboratorium van Chui zijn gemaakt, is een nieuwe toepassing van een door UCLA gepatenteerde uitvinding die is ontwikkeld door Chui en zijn collega's. Het apparaat is de eerste keer dat 'lab-on-a-chip'-analyse is getest in een scenario dat een real-life situatie nabootst.

De UCLA-wetenschappers stelden gekweekte longcellen bloot aan verschillende nanomaterialen en vergeleken hun resultaten met SELFA met resultaten in een database van eerdere onderzoeken die andere testmethoden gebruikten.

"Door biomarkerconcentraties in de celcultuur te meten, we toonden aan dat SELFA 100 keer gevoeliger was dan ELISA, "Zei Meng. "Dit betekent dat SELFA niet alleen veel kleinere steekproefomvang kan analyseren, maar ook dat het fout-positieve testresultaten kan minimaliseren."

Chui zei, "De resultaten zijn significant omdat SELFA-meting ons in staat stelt het ontstekingspotentieel van een reeks nanomaterialen in cellen te voorspellen en de voorspelling te valideren met cellulaire beeldvorming en experimenten in de longen van dieren."

Andere auteurs waren UCLA-afgestudeerde student Yufei Mao, UCLA postdoctoraal onderzoeker Kyeong-Sik Shin, en UCLA-stafwetenschappers Xiang Wang en Zhaoxia Ji.