Nanoteknologi i Point-of-Care-systemer

Lateral flow-test
En kendt POC-testmetode er lateral flow-test (LF). LF benytter sig af kapillærkraften, (den samme kraft, som planter bruger, når de skal trække vand ud i bladene). I LF-tests trækkes testvæsken 
helt automatisk gennem en membran med små mikroskopiske kanaler. En typisk LF POC-test er vist i figur 2.

Kapillærkraften ved graviditetstest
Eksempelvis er en graviditetstest en LF-test. Ved graviditet producerer fostret store mængder af hormonet Human Chorionic Gonadotrophin (hCG), noget af hormonet bliver også udskilt i moderens urin. Man kan derfor bruge moderens urin som en testvæske. 

En standard graviditetstest er illustreret i fig 2. Testen fungerer ved, at det nederste lilla areal dyppes i testvæsken, og væsken bliver så transporteret via kapillærkræfter til måleområdet.

Graviditetstest

Figur 2. En illustration af en lateral flow-test, hvor væsken transporteres gennem membranen igennem de forskellige områder, og til sidst stopper ved den absorberende blok.

Måleområdet kan deles op i tre specifikke områder:
1) Reaktionsområdet: Området, hvor urinen rammer, er imprægneret med hCG-antistoffer, som binder specifikt til hCG hormonet.
2) Testområdet: En stribe i testområdet indeholder stoffer, der udelukkende reagerer med en sammensætning af hCG og hCG-antistoffet fra reaktionsområdet. Er der både hCG og hCG-antistoffet i testvæsken, aktiveres en farve, der ses som en linje.
3) Kontrolområdet: Dette område har et stof, der reagerer udelukkende på hCG-antistoffet, om den er bundet til hCG hormonet eller ej. Antistoffet vil være transporteret med væsken, og her aktiveres endnu en farve, der ses som en linje.

Det er her nanoteknologien i sådan en test kommer ind i billedet. I reaktionsområdet er der nanopartikler bundet til antistofferne, og det er disse, som bærer farven, vi observerer i test- og kontrolområdet. En graviditetstest forklarer meget enkelt konceptet bag et POC-system, og opfylder alle kravene. I princippet kan denne form for sensor blive brugt med hvilket som helst antistof til en hvilken som helst sygdom. Faktisk er sådanne tests allerede brugt i Afrika til hurtig diagnosticering af ebola, dengue og gul feber på et enkelt papirbaseret system, som bruger nanopartikler med forskellige farver for hvert antistof.

Nanopartikler er nøglen
Netop nanopartikler er et af de nanomaterialer, der ofte anvendes i biosensorer for at forbedre eksisterende biosensorers følsomhed og ydeevne. Brugen af nanopartikler har gjort det muligt at skabe nye måder at transducere signaler på i biosensorer. Nanopartiklerne har optiske, elektriske og magnetiske egenskaber, der kan bruges til at måle et signal ved for eksempel at binde relevante antistoffer på partiklerne. Derefter kan man måle optiske, elektriske eller magnetiske ændringer, når nanopartiklerne binder på en analyt. 

Kan bruges mange steder 
Brugen af biosensorer varierer meget alt efter type, men bruges blandt andet til fødevareanalyse, forskning af biomolekyler og deres interaktioner, medicinsk udvikling, kriminal forskning, kontrol i industrien og miljøovervågning.

Faktaboks
Kapillærkraften - Når væsker kommer i kontakt med smalle kanaler, bliver de i stand til at bevæge sig ind i kanalerne uden nogen kraftpåvirkning; det er
overfladespændinger i de smalle kanaler, der trækker væske igennem, og det kaldes for kapillærkraften. Det er bl.a. sådan træer og planter ‘drikker’ vand.

Supplering:
Læs gerne denne artikel af MIT-forskere, der har udviklet et POC-system, der diagnosticerer ebola og andre slags feber indenfor ti minutter:

http://news.mit.edu/2015/ten-minute-ebola-test-0224


http://www.nanotechacademy.dk/Medicinsk_teknologi/Nanoteknologi-i-Point-of-Care-systemer
24 MARTS 2019