Biomedische sonde gemaakt van bedorven sinaasappels

Een universiteit van Sydney Ph.D. onderzoeker ontwikkelt een biomedische sonde die kanker en ernstige ziekten kan detecteren die kan worden gemaakt van het sap van ranzige sinaasappels.

Dit wordt een nanobiosensor genoemd – een kleine sonde die fluorescentie gebruikt om de pH van cellen te signaleren in termen van hun zuurgraad of alkaliteit – het detecteert of cellen risico lopen of zich in de vroege stadia van kanker of andere ernstige ziekten bevinden.

Wanneer menselijke cellen zuurder worden, kan dit erop wijzen dat kanker niet ver weg is.

De nanobiosensor, die slechts een miljardste meter meet, is gemaakt van fluorescerende koolstofstippen die kunnen worden gemaakt van voedselverspilling, in dit geval het sap van rotte sinaasappels. De ‘off’-sinaasappels werden gebruikt vanwege hun hoge gehalte aan ascorbinezuur – wat de functionaliteit van de nanobiosensor verbetert – en om voedselverspilling op de stortplaats te minimaliseren.

Het proces, gepubliceerd in de Tijdschrift voor chemische technologie, omvat het nemen van een weefselbiopsie van cellen waarvan wordt vermoed dat ze kankerachtig zijn, die in een petrischaal worden gedaan. Met behulp van een laboratoriumpipet (een wetenschappelijke druppelaar) wordt de nanobiosensor vervolgens op de cellen aangebracht, die vervolgens worden onderzocht onder een fluorescentiemicroscoop – een type microscoop dat subtiele lichtvariaties laat zien.

“Dramatische fluctuaties in de zuurgraad van cellen kunnen leiden tot ongepaste celfunctie, groei en deling, en kunnen leiden tot ernstige ziekten”, zei hoofdonderzoeker en Biomedical Engineering Ph.D. student de heer Pooria Lesani.

“We hebben een gevoelige en kosteneffectieve nanobiosensor ontwikkeld voor het realtime meten van de zuurgraad van de cellen”, zegt de heer Lesani, die ook verbonden is aan het Sydney Nano Institute.

“Deze nanobiosensor kan ons ook helpen om beter te begrijpen hoe deze ziekten zich ontwikkelen”, zegt de heer Lesani. Zijn onderzoek wordt uitgevoerd onder supervisie van professor Hala Zreiqat, AM-directeur van het ARC Center for Innovative BioEngineering en hoofd van de Biomaterials and Tissue Engineering Unit.

“Veel ziekten beginnen zich gedurende vele jaren – en zelfs decennia – te ontwikkelen voordat een persoon ook maar de geringste symptomen vertoont. Bij veel ziekten zoals de ziekte van Alzheimer is het te laat om ze te behandelen als er eenmaal symptomen zijn”, zei de heer Lesani.

“Ons apparaat maakt een nauwkeurigere diagnose van ziekten mogelijk voordat de symptomen optreden, en maakt de vroege detectie mogelijk van ernstige ziekten die verband houden met pH-schommelingen.

“We hopen dat dit kan leiden tot de vroege behandeling en preventie van ernstige ziekten. De huidige testmethoden kunnen complex, duur en tijdrovend zijn, terwijl onze nanobiosensor gemakkelijk op grote schaal tegen lage kosten kan worden geproduceerd.”

Van slecht oranje tot nanobiosensor

Sommigen maken misschien alcohol van verrot sinaasappelsap, terwijl anderen, zoals meneer Lesani, nanobiosensoren maken.

“Het proces voor het maken van deze koolstofstippen voor de nanobiosensor is vergelijkbaar met het maken van een maaltijd in een snelkookpan”, zei hij.

“We gooien alle ingrediënten bij elkaar – in dit geval ranzig sinaasappelsap en wat water – in een reactor die enigszins lijkt op een snelkookpan, sluiten het deksel goed en plaatsen het in een wetenschappelijke oven die wordt verwarmd tot ongeveer 200 .

“De verhoogde temperatuur en druk in de reactor breken de oorspronkelijke moleculaire structuur van de ingrediënten af, waardoor ze een nieuw materiaal vormen: koolstofstippen. Deze stippen worden vervolgens gebruikt om de nanobiosensor te bouwen.”