Vroegtijdige screening kan het verschil betekenen tussen leven en dood bij een diagnose van kanker en ziekte. Daarom werken onderzoekers van de University of Central Florida aan de ontwikkeling van een nieuwe screeningstechniek die meer dan 300 keer zo effectief is in het detecteren van een biomarker voor ziekten als kanker dan de huidige methoden.

De techniek, die onlangs werd beschreven in de Tijdschrift van de American Chemical Society , gebruikt nanodeeltjes met nikkelrijke kernen en platinarijke omhulsels om de gevoeligheid van een enzymgekoppelde immunosorbenttest (ELISA) te verhogen.

ELISA is een test die monsters meet voor biochemicaliën, zoals antilichamen en eiwitten, die kunnen wijzen op de aanwezigheid van kanker, hiv, zwangerschap en meer. Wanneer een biochemische stof wordt gedetecteerd, de test genereert een kleuruitvoer die kan worden gebruikt om de concentratie te kwantificeren. Hoe sterker de kleur, hoe sterker de concentratie. De tests moeten gevoelig zijn om fout-negatieven te voorkomen die de behandeling of interventies zouden kunnen vertragen.

In de studie, de onderzoekers ontdekten dat wanneer de nanodeeltjes werden gebruikt in plaats van het conventionele enzym dat in een ELISA-peroxidase wordt gebruikt, de test 300 keer gevoeliger was voor het detecteren van carcino-embryonaal antigeen, een biomarker die soms wordt gebruikt om colorectale kankers op te sporen.

En terwijl een biomarker voor colorectale kanker werd gebruikt in de studie, de techniek zou kunnen worden gebruikt om biomarkers voor andere vormen van kanker en ziekten op te sporen, zegt Xiaohu Xia, een assistent-professor in de afdeling Scheikunde van UCF en co-auteur van de studie.

Colorectale kanker is de derde belangrijkste oorzaak van aan kanker gerelateerde sterfgevallen in de VS, sommige soorten huidkanker niet meegerekend, en vroege detectie helpt de behandelingsresultaten te verbeteren, volgens de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention.

De toename in gevoeligheid komt van nikkel-platina nanodeeltjes "nabootst" die de reactie-efficiëntie van de test aanzienlijk verhogen, waardoor de kleuruitvoer toeneemt, en dus zijn detectievermogen, zegt Xia.

Peroxidasen die in de mierikswortelwortel worden gevonden, worden al tientallen jaren op grote schaal gebruikt om kleur te genereren in diagnostische tests. Echter, ze hebben een beperkte reactie-efficiëntie en dus kleuruitvoer, die de ontwikkeling van gevoelige diagnostische tests heeft belemmerd, zegt Xia.

Nanodeeltjes "nabootsers" van peroxidase zijn de afgelopen 10 jaar uitgebreid ontwikkeld, maar geen enkele heeft de reactie-efficiëntie bereikt van de nanodeeltjes die door Xia en zijn team zijn ontwikkeld.

"Dit werk vestigt het record voor de katalytische efficiëntie van peroxidase-nabootsing, " zegt Xia. "Het doorbreekt de beperking van de katalytische efficiëntie van peroxidase-nabootsers, dat is een langdurige uitdaging in het veld."

"Zo'n doorbraak maakt zeer gevoelige detectie van kankerbiomarkers mogelijk met als uiteindelijk doel levens te redden door vroegtijdige detectie van kankers, " hij zegt.

Xia zegt dat de volgende stappen voor het onderzoek zijn om de technologie verder te verfijnen en toe te passen op klinische monsters van menselijke patiënten om de prestaties ervan te bestuderen.

"We hopen dat de technologie in de nabije toekomst uiteindelijk kan worden gebruikt in klinische diagnostische laboratoria, "zegt Xia.