Verbetering van snelle tests: DNA -nanotechnologie verhoogt de gevoeligheid van teststrips

Sinds de Covid-19-pandemie is vrijwel iedereen bekend met deze technologie: papiergebaseerde snelle teststrips, ook wel laterale flow-immunoassays (LFIA’s) genoemd. Ze maken eenvoudige detectie van biomarkers mogelijk die de aanwezigheid van specifieke ziekteverwekkers of gezondheidstoestanden aangeven.

Nu is een onderzoeksgroep onder leiding van Heini Ijäs, Maximilian J. Urban en Tim Liedl uit LMU München erin geslaagd dergelijke tests aanzienlijk te verbeteren met behulp van een geavanceerde nanotechnologie genaamd DNA Origami.

In DNA -origami wordt DNA gevouwen – Akin voor de Japanse kunst van het vouwen van papier – om nanoschaalstructuren van vrijwel elke vorm te creëren. In dit geval hebben de onderzoekers een versterker op nanoschaal ontwikkeld die de gevoeligheid van LFIA’s aanzienlijk vergroten.

De onderzoekers van de faculteit natuurkunde en het Centre for Nanoscience (CENS) hebben hun gepresenteerd resultaat in het dagboek Natuurcommunicatiehet opstellen van hoe de techniek het testen verbetert voor een verscheidenheid aan biomarkers, waaronder de hartaanvalmarkering, cardiale troponine I (CTNI) en de slagmarkering, neurofilament lichte keten (NFL).

Nanotechnologie voor vroege detectie van beroertes en hartaanvallen

Snelle tests worden veel gebruikt voor diagnostiek van point-of-care vanwege hun eenvoud en kosteneffectiviteit. Conventionele teststrips kunnen echter vaak geen essentiële biomarkers detecteren die alleen bestaan ​​in sporenhoeveelheden in bloed, speeksel of urine. Als gevolg hiervan kunnen levensbedreigende aandoeningen zoals beroertes of hartaanvallen onopgemerkt blijven in vroege stadia, terwijl snelle medische interventie de sleutel is voor een goede herstelprognose in exact dergelijke gevallen.

Het nieuw ontwikkelde signaalamplificatiesysteem is gebaseerd op DNA-nanotechnologie en fungeert als een moleculaire versterker, waardoor detectie-antilichamen worden verbonden met een precies instelbaar aantal signaalgenererende labels. Het onderzoek toont een toename van de gevoeligheid tot 125-voudig.

“Onze technologie zorgt voor een ongeëvenaarde controle over de versterkingsfactor, waardoor LFIA -tests betrouwbaarder en effectiever worden voor klinische toepassingen”, zegt hoofdauteur Dr. Ijäs. “Deze innovatie heeft het potentieel om diagnostische testen te transformeren over een breed scala aan ziekten.”

De methode is aanpasbaar aan verschillende biomarkers en monsters, waaronder drugs van misbruik, waardoor het een veelzijdige oplossing is voor het verbeteren van bestaande snelle tests. Volgens het onderzoeksteam zal deze doorbraak leiden tot meer gevoelige, snelle en toegankelijke diagnostische hulpmiddelen voor zowel klinische als thuisgebaseerde testen.

De kosten van de moleculaire versterker zijn ongeveer 1 cent per test. “We willen de technologie beschikbaar stellen voor artsen in de dagelijkse praktijk en de patiëntenzorg verbeteren. Met behulp van een subsidie ​​van de bestaande overdracht van het onderzoeksprogramma van de federale overheid, commercialiseert we nu de technologie.

“We zien een grote vraag naar onze tests in kleinere klinieken en praktijken zonder snelle toegang tot laboratoria en op spoedeisende hulp, waar elke minuut telt”, zegt Dr. Maximilian Urban.