Veel diagnostische tests gebruiken antilichamen om een ​​groot aantal medische aandoeningen te bevestigen, van Zika-infecties tot hartkwalen en zelfs sommige vormen van kanker. Antilichamen vangen en helpen bij het detecteren van eiwitten, enzymen, bacteriën en virussen die aanwezig zijn bij verwondingen en ziekten, en moeten op een constante lage temperatuur worden bewaard om hun levensvatbaarheid te garanderen - vaak vereist koeling op elektriciteit. Dit kan diagnostische tests in onderontwikkelde landen, rampen of afgelegen gebieden en zelfs oorlogsgebieden die extreem duur en moeilijk zijn.

Een team van ingenieurs van de Washington University in St. Louis en het Air Force Research Laboratory hebben een goedkope work-around ontdekt:een beschermende coating die de noodzaak van koude opslag volledig kan elimineren en de reikwijdte van medische diagnostische tests kan veranderen op plaatsen waar dit vaak nodig is het meest.

"In veel ontwikkelingslanden elektriciteit is niet gegarandeerd, " zei Srikanth Singamaneni, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde en materiaalkunde in Engineering &Applied Science aan de Washington University in St. Louis.

"Dus hoe krijgen we ze het beste medische diagnostiek? We wisten voorheen niet hoe we dit probleem moesten oplossen."

Het team van Singamaneni gebruikte eerder kleine gouden nanostaafjes in biodiagnostisch onderzoek, het meten van veranderingen in hun optische eigenschappen om eiwitconcentraties in biovloeistoffen te kwantificeren:hoe hoger een concentratie, hoe groter de kans op letsel of ziekte.

In dit nieuwe onderzoek gepubliceerd in Geavanceerde materialen , Singamaneni werkte samen met docenten van de Washington University's School of Medicine en onderzoekers van het Air Force Research Lab om metaal-organische raamwerken (MOF's) te laten groeien rond antilichamen die aan gouden nanostaafjes zijn bevestigd. De kristallijne MOF's vormden een beschermende laag rond de antilichamen en voorkwamen dat ze bij verhoogde temperaturen hun activiteit verloren. Het beschermende effect hield een week aan, zelfs wanneer de monsters bij 60°C waren bewaard.

"Deze technologie zou point-of-care screening mogelijk maken voor biomarkers van ziekten in stedelijke en landelijke klinieken waar onmiddellijke follow-up van de patiënt van cruciaal belang is voor behandeling en welzijn, " zei Dr. Jeremiah J. Morrissey, hoogleraar anesthesiologie, Afdeling Klinisch en Translationeel Onderzoek, Washington University School of Medicine en een co-auteur van het papier.

"Ter plaatse testen elimineert de vertraging bij het verzenden van bloed-/urinemonsters naar een centraal laboratorium voor testen en bij het opsporen van patiënten om testresultaten te bespreken. Bovendien, het kan de kosten verlagen die gepaard gaan met gekoelde verzending en opslag."

De beschermende MOF-laag kan snel en eenvoudig van de antilichamen worden verwijderd met een eenvoudige spoeling met licht zuur water, het maken van een diagnostische strip of papier direct klaar voor gebruik. Singamaneni zegt dat dit proof of concept-onderzoek nu klaar is om te worden getest op klinische monsters.

"Zolang je antistoffen gebruikt, u kunt deze technologie gebruiken, " zei Congzhou Wang, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Singamaneni en de hoofdauteur van het artikel. "In de bio-diagnostiek van nu af aan, we hebben geen koeling meer nodig."

"De MOF-gebaseerde bescherming van antilichamen op sensoroppervlakken is ideaal voor het behoud van bioherkenningscapaciteiten van sensoren die zijn ontworpen voor inzet op het slagveld, " zei Dr. Rajesh R. Naik, 711th Human Performance Wing van het Air Force Research Laboratory, Wright-Patterson luchtmachtbasis, en een co-corresponderende auteur van het papier. "Het biedt een opmerkelijke stabiliteit en is extreem gemakkelijk te verwijderen vlak voor gebruik."