Nanosensor erkennt Krebs-Biomarker im Blut – Innovation Origins DE

Forscher aus Twentse und Wageningse haben auf einer wissenschaftlichen „Suche nach der Nadel im Heuhaufen“ einen Nanosensor entwickelt, der schwer nachweisbare Krebs-Biomarker im Blut nachweisen kann. Dieser Sensor kann Messungen im Nanobereich durchführen und so kleinste Objekte erkennen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind. In diesem Fall sind diese Objekte Biomarker, d.h. messbare Indikatoren für Krankheiten.

Die Suche nach Biomarkern ist eine Methode, die hilft, metastasierenden Krebs zu erkennen. Metastasen sind gestreute Wucherungen bösartiger Tumore an anderen Stellen im Körper. Die Verwendung von Biomarkern ist interessant, weil die Technik weniger belastend ist als eine MRT-Aufnahme. Einer der Nachteile der MRT ist, dass sie nicht für jeden geeignet ist, wie beispielsweise Menschen mit Klaustrophobie, Fettleibigkeit oder einem Herzschrittmacher.

Niedrige Konzentrationen von Biomarkern

Die größte Herausforderung bei der Suche nach Krebs-Biomarkern ist ihre extrem niedrige Konzentration. Forscher der Universität Twente und der Universität Wageningen haben einen Nanosensor entwickelt, der in der Lage ist, Krebs-Biomarker in einem weiten Bereich genau nachzuweisen. Der Sensor ist in der Lage, die „Krebssignale“ bei einer Konzentration von zehn bis einer Million Teilchen pro Mikroliter zu erkennen.

Genauer gesagt handelt es sich dabei um extrazelluläre Vesikel, so genannte tdEVs, die für die Wissenschaft wegen ihrer Aussagekraft bezüglich einer vorhandenen Krebserkrankung sehr interessant sind. Obwohl sie im Blut häufiger vorkommen als andere Krebs-Biomarker, ist ihre Konzentration im Vergleich zu anderen Blutbestandteilen immer noch gering. Wenn man außerdem erkennt, dass es im Blut viele ähnliche Partikel in derselben Größe gibt, muss ein Sensor viele Anforderungen erfüllen.

Der Sensor sieht auf der Nanoskala wie zwei ineinander verwobene „Kämme“ aus. Dadurch entstehen zwischen den „Zähnen“, d.h. den Elektroden, Lücken von etwa 120 Nanometern. Diese kleine Lückengröße verstärkt das Signal.

Titelgeschichte in den USA

Der Sensor verfügt über zwei Pegel zur Auswahl und zur Verstärkung des Signals. Dadurch kann er auch Partikel in geringen Konzentrationen genau erfassen. „Das einzigartige Merkmal dieses Sensors ist, dass sich seine Empfindlichkeit über sechs Größenordnungen erstreckt. Im Gegensatz zu anderen Sensoren umfasst er den größten Teil des klinisch relevanten Bereichs für die tdEV-Detektion im Blut “, sagt Dilu Mathew, einer der Forscher der NanoElectronics-Gruppe an der Universität Twente.

Mathew arbeitet derzeit an einem neuen Sensor. „Das Ziel ist es, einen Sensor zu schaffen, der in der Lage ist, ein einzelnes tdEV in einer kleinen Menge Blut nachzuweisen.“ Sein Kollege aus Wageningen, Pepijn Beekman, ergänzt: „Wir können bereits einzelne Nanopartikel im Labor nachweisen.“

Ihre Arbeit über den Nanosensor brachte die Wissenschaftler auf die Titelseite von Nano Letters, einer Zeitschrift der American Chemical Society.

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