Wetenschappers ontwikkelen sensor van zilveren nanodeeltjes om genen te detecteren die gehoorverlies veroorzaken

Een team wetenschappers van de Universiteit van Sharjah zegt dat ze een biosensor hebben uitgevonden die de genmutaties kan detecteren die verantwoordelijk zijn voor gehoorverlies.

De sensor, die bestaat uit nanodeeltjes en nanoarrays van zilver, blinkt uit door zijn vermogen om niet alleen een nauwkeurige en snelle diagnose te stellen van de genen die verantwoordelijk zijn voor gehoorverlies, maar ook van andere aandoeningen zoals kanker, Alzheimer en thalassemie, bevestigen de wetenschappers.

Informatie over de innovatie is opgenomen in een onderzoeksartikel dat is gepubliceerd in de Internationaal tijdschrift voor biologische macromoleculen.

De wetenschappers noemen hun innovatie van cruciaal belang en geven het “de potentie om de wereldwijde medische diagnostiek te transformeren door SERS-biosensoren te integreren in diagnostische apparaten, waardoor het mogelijk wordt om talloze infecties te screenen”, aldus Mounir Gaidi, hoogleraar toegepaste natuurkunde aan de Universiteit van Sharjah en medeauteur.

SERS, of Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, is een analytische techniek die medici gebruiken om moleculen in zeer lage concentraties te identificeren, detecteren en diagnosticeren. De wetenschappers prijzen SERS als een analytische techniek, maar ze benadrukken dat hun nieuw ontwikkelde biosensor verschillende parameters heeft die het een veel sterkere en snellere detectietool maken.

De snelheid van hun innovatieve biosensor maakt het volgens de wetenschappers niet alleen van groot belang om genen te detecteren die het gehoor belemmeren, maar ze beweren ook dat het kan helpen bij het voorspellen van dodelijke ziektes, “zoals kanker, Alzheimer, thalassemie, enzovoort.”

De uitvinding van de nieuwe biosensor komt terwijl artsen en diagnostische specialisten nog steeds kibbelen over hoe ze het SERS-verbeteringsmechanisme bij ziektedetectie kunnen ontrafelen. “In ons onderzoeksartikel hebben we een eenvoudige, kosteneffectieve SERS-biosensor ontworpen die het doofheid veroorzakende genmutant-DNA kan detecteren dat is verkregen uit het speeksel van getroffen personen.”

De innovatieve biosensor van de wetenschappers overtreft beschikbare instrumenten in termen van tijd die nodig is om gehoorverliesgenen te diagnosticeren. Het is ook stabieler, gevoeliger en kan verschillende genmutaties detecteren.

“Bovendien overtreft de ontwikkelde biosensor de stabiliteit, reproduceerbaarheid in signaaldetectie, labelvrij en zeer gevoelig voor lage detectieniveaus. Onze studie is gericht op het creëren van bibliotheekbestanden voor doofheidsmutaties om klinische diagnostiek op een eenvoudige en snelle manier te vergemakkelijken,” zegt Prof. Gaidi.

De wetenschappers erkennen dat het innoveren van biosensoren die snel infecties kunnen detecteren geen gemakkelijke taak is. “Snelle biosensoren vinden om ziekteverwekkende infecties te detecteren is als zoeken naar de grote zoektocht in het medisch diagnostisch veld. Deze snelle technieken kunnen het heel snel detecteren binnen een paar minuten, waardoor er geen lange wachtrij meer nodig is om resultaten te krijgen,” zegt Prof. Gaidi.

“Ons onderzoek presenteert het basisbegrip van het gebruik van SERS als een bio-analytisch apparaat bij het detecteren van doofheidsmutaties in realtime. Het benadrukt de snelle, ultragevoelige en kosteneffectieve SERS-biosensing van realtime doofheidsmutaties in het GJB2-gen.”

De hoofdauteur van de studie, Arwa Alsafadi, zegt dat een van de belangrijkste doelen van het onderzoek is om een ​​inventaris op te zetten die gegevens bevat die verband houden met GJB2 – genmutaties die leiden tot gehoorverlies. “Dit onderzoek baant de weg voor het maken van SERS-bibliotheekbestanden die verband houden met GJB2-genetische mutaties die verband houden met gehoorverlies, wat een snelle diagnose mogelijk maakt.”

Onderzoeksassistent Krithikadevi Ramachandran, een co-auteur, is optimistisch over de bevinding en zegt dat de uitvinding het veld van medische diagnose zou kunnen transformeren. “Onze bevindingen over SERS-labelvrije biosensing om personen met gehoorverlies geassocieerd met GJB2-genmutaties te screenen, hebben het potentieel om medische diagnostische technologie in de nabije toekomst te revolutioneren.”

Kais Daoudi, hoogleraar natuurkunde en medeauteur, gaf aan dat de medische gemeenschap baat zou kunnen hebben bij de biosensor van de auteurs. Hij zei dat de innovatie ingezet zou kunnen worden voor uiteenlopende toepassingen die van vitaal belang zijn voor het diagnosticeren van infecties die niet alleen leiden tot doofheid, maar ook tot andere moeilijk te behandelen ziekten.

“De potentiële toepassingen van deze gefabriceerde biosensoren zijn uitgebreid en omvatten onder meer de detectie van mutaties die verband houden met doofheid en de mogelijkheid om verschillende andere genetische mutaties te detecteren zodra ze functioneel zijn.

“Door deze biosensoren te integreren in een draagbaar apparaat, kunnen we ze beter inzetten naast medische diagnostische hulpmiddelen, ondersteund door analytische platforms voor realtimetoepassingen.”

Gevraagd naar de directe praktische toepassing van hun project, zei medeauteur en universitair hoofddocent Abdelaziz Tlili: “Het belangrijkste praktische doel van ons project was om te werken aan snelle SERS-detectie van virale eiwitten, DNA en biomoleculen die verantwoordelijk zijn voor het veroorzaken van pandemie-uitbraken en infecties die verband houden met menselijke organen.”

Volgens Soumya Columbus, postdoc en coauteur, zijn de auteurs van plan om verder onderzoek te doen. Zij zijn ervan overtuigd dat hun onderzoek de basis kan leggen voor efficiëntere en breder toegankelijke technologieën en zo innovatie op meerdere gebieden kan stimuleren.

Prof. Gaidi zei dat hij verschillende praktische toepassingen voorzag voor hun bevindingen, waaronder de directe SERS-detectie van verschillende genmutaties die verantwoordelijk zijn voor talloze gezondheidsproblemen bij de mens.

“Bovendien kan deze technologie worden toegepast in diverse sectoren, zoals voedselinspectie en waterkwaliteitstesten om te screenen op lage niveaus van organische stoffen. We streven ernaar om bij te dragen aan de creatie van een uitgebreide bibliotheek voor verschillende soorten genmutaties, te beginnen met die welke gehoorverlies veroorzaken en zich uitstrekkend tot andere gezondheidsproblemen. Deze aanpak belooft snelle en kosteneffectieve diagnostiek te bieden.”