Onderzoekers van Queen's University Belfast hebben een zeer innovatieve nieuwe biomarkertest voor enzymen ontwikkeld die het potentieel heeft om ziekten en bacteriële contaminatie aan te geven, waardoor tijd wordt bespaard, geld en mogelijk levens.

De test, ontwikkeld door wetenschappers van het Institute for Global Food Security in Queen's, kan enzymmarkers van ziekten detecteren die bekend staan ​​als proteasen bij mensen, dieren en voedselproducten.

Proteasen zijn cruciaal voor de groei van micro-organismen en zijn verantwoordelijk voor de progressie van vele ziekten.

Niveaus van proteasen kunnen sterk verhoogd zijn in de urine van patiënten met diabetische nierziekte, of op de plaatsen van geïnfecteerde wonden. evenzo, bij koeien, een verhoging van proteasen in hun melk kan ziekten aan het licht brengen zoals mastitis bij runderen, een type borstklierinfectie. In eten, proteasen geproduceerd door bacteriën die besmet zijn in vlees en zuivelproducten kunnen leiden tot ranzigheid, evenals verminderde houdbaarheid en kwaliteit.

De huidige proteasedetectiemethoden zijn duur, tijdrovend en niet altijd effectief. Wetenschappers van het Queen's Institute for Global Food Security hebben een nanosensor ontwikkeld die heeft geleid tot gevoelige, snelle en kosteneffectieve proteasedetectie in melk en urine.

Dr. Claire McVey, Queen's onderzoeker en co-auteur van de studie gepubliceerd in toonaangevend tijdschrift Nano-onderzoek , legt uit:"De test is niet alleen goedkoop te produceren, maar het kan overal worden gebruikt en is niet afhankelijk van laboratoriumomstandigheden. Het elimineren van de noodzaak om tests in een laboratoriumomgeving uit te voeren, is levensveranderend. Behalve dat het kosteneffectief is, het betekent een snellere diagnose."

De op goud-nanodeeltjes gebaseerde nanosensor, ontwikkeld door Queen's onderzoekers, geeft aan wanneer proteasen aanwezig zijn door middel van een zichtbare kleurveranderingsreactie. Gouden nanodeeltjes staan ​​bekend om hun vermogen om de oxidatie van een chemische stof genaamd tetramethylbenzidine (TMB) te versnellen. zichtbaar door een levendige blauwe kleurformatie.

Wanneer caseïne (een molecuul dat in melk aanwezig is) wordt toegevoegd aan gouden nanodeeltjes, het omringt de nanodeeltjes en fungeert als een beschermende oppervlaktebarrière. Wanneer TMB wordt geïntroduceerd, de caseïne verhindert de oxidatiereactie, wat betekent dat er geen of slechts een lichte kleurverandering is.

Waar proteasen aanwezig zijn, ze 'eten' de beschermende caseïnebarrière, het oppervlak van de gouden nanodeeltjes bloot te leggen. Op dit moment, wanneer TMB wordt toegevoegd, de proteasen hebben de caseïne verwijderd, wat betekent dat oxidatie snel optreedt en een snelle kleurverandering veroorzaakt.

Dr. Cuong Cao, de leidende academicus over de studie:"Als we TMB toevoegen aan de met caseïne bedekte gouden nanodeeltjes, we kunnen vrijwel onmiddellijk zien of proteasen aanwezig zijn door of de oplossing al dan niet blauw wordt. Normaal duurt zo'n test veel langer."

Met behulp van deze aanpak, proteasen kunnen binnen 90 minuten worden gedetecteerd zonder dat er ingewikkelde of dure laboratoriumapparatuur nodig is.

In aanvulling, de 'ingrediënten' voor het maken van de nanosensor zijn direct beschikbaar en goedkoop. Gouden nanodeeltjes kunnen in overvloed worden geproduceerd, met weinig beperkingen op opslagvereisten, waardoor het een duurzame en goedkope stof is.

De door de onderzoekers van de koningin ontwikkelde aanpak is getest op melk en urine, maar kan worden aangepast voor een aantal andere toepassingen.

Dr. Cao legt uit:"Het gebruik van andere moleculen dan caseïne om het oppervlak te coaten heeft het potentieel om andere soorten enzymbiomarkers te detecteren. het bekleden van de nanodeeltjes met lipiden zou het lipase-enzym kunnen detecteren, die kunnen helpen bij de diagnose van ziekten zoals pancreatitis.

"Na volledige validatie van deze test, we willen graag onderzoeken hoe we de toepassing kunnen uitbreiden om tal van andere ziekten of besmet voedsel op te sporen. Deze nieuwe benadering zal de identificatie van enzymbiomarkers op het zorgpunt mogelijk maken. Het kan het landschap veranderen van hoe enzymbiomarkers worden gedetecteerd en gediagnosticeerd, niet alleen een impact hebben op de voedselveiligheid, maar op de diagnose van enzymgerelateerde ziekten bij dieren en mensen. De potentiële reikwijdte voor deze test is enorm."

Professor Elliott, oprichter van het Institute for Global Food Security en een mede-onderzoeker in de studie merkte op:"De mogelijkheid om ziekte of besmetting snel te diagnosticeren kan een enorme impact hebben op de manier waarop ernstige problemen kunnen worden aangepakt. De ultralage kosten van het systeem zullen helpen de kosten van testen te verlagen en kunnen de hoeveelheid testen die in de derde wereld wordt uitgevoerd, veranderen."