Nanoröhren könnte dazu beitragen, die Lyme-Borreliose früher erkennen

(ISNS) – hat eine Gruppe von Physikern und Biologen eine Nanotechnologie-basierte Technik entwickelt, die verspricht, erhöhen Sie die Geschwindigkeit und Empfindlichkeit der Diagnose von Lyme-Borreliose, eine bakterielle Erkrankung, die mehr als 30.000 Amerikaner jedes Jahr infiziert.

Die Methode verwendet noch im Forschungsstadium, Nanoröhren – kleinen Fäden aus Carbon für das menschliche Auge kaum sichtbar – angehängt an Antikörper, die mit bestimmten Proteinen durchgeführt reagieren durch die Bakterien für die Erkrankung verantwortlich.

"Wir suchen direkt für die Lyme-Organismen", sagte Physiker A. T. Charlie Johnson, der die multidisziplinäre Gruppe an der University of Pennsylvania mit Bakteriologen Dustin Brisson geführt. "Dies könnte sehr nützlich bei der Aufdeckung von Frühphasen-Infektion sein."

Frühere Behandlung in der Regel mit Antibiotika, produziert in der Regel bessere Ergebnisse. "Behandlung ist wahrscheinlich zu kompliziert sein, wenn Sie es nicht schon früh fangen", sagte Paul Lantos, M.D., ein Spezialist in der Lyme Krankheit an der Duke University.

Aktuell verwendeten Blutuntersuchungen Lyme-Borreliose in späteren Stadien, zu fangen, weil sie eine infizierte Person Antikörper als Reaktion auf Lyme Bakterien zu erkennen. Der neue Test identifiziert direkt die Lyme Bakterien Proteine, die als Antigene bezeichnet, weil sie die tatsächlichen Substanzen sind, die die Immunantwort auslösen.

Die Forschung "zeigt, dass der Grundgedanke, dass man effektiv, ein Antigen erkennen kann", sagte Tarek Fahmy, Professor für chemische Verfahrenstechnik und biomedizinische Technik an der Yale University, die in der Forschung nicht teilgenommen habe.

Allerdings warnte Fahmy, dass vollständige Diagnose von anderen Faktoren abhängt. Dazu gehören die spätere Produktion von Antikörpern gegen die Krankheit.

Erstmals Mitte der 1970er Jahre in die Connecticut Städte Lyme und Old Lyme identifiziert, ist die Krankheit auf den Menschen durch Zecken übertragen, die auf Rehe und andere Tiere gefüttert haben. Unerkannt und unbehandelt bleibt, kann die Krankheit intermittierende Arthritis und neurologische Probleme verursachen.

In Bereichen wie der Nordosten der Vereinigten Staaten wo die Krankheit verbreitet ist, ist ein Bullaugen-eye-förmigen Muster an der Stelle des Zeckenbisses oft ausreichend, um es zu diagnostizieren. "Aber an Orten, wo die Krankheit seltener, manchmal ist es hilfreich, einen Test zu überprüfen, ob was du siehst Lyme-Borreliose oder nicht ist zu haben", sagte Lantos.

Die Centers for Disease Control and Prevention empfehlen ein zweistufiges Verfahren, das Blut für Lyme-Borreliose zu testen. Zuerst kommt einen Test bekannt als ELISA, die das Vorhandensein von Antikörpern gegen Lyme und ähnliche Bakterien zeigen kann. Ob dies positiv oder fraglich ist, gelten Ärzte einen Western-Blot-Test, der konzentriert sich auf spezifische Antikörper gegen die Bakterien Lyme erkennen.

Dieses Verfahren hat zwei Nachteile. Da der Körper Antikörper gegen die Bakterien zu entwickeln dauert, es versäumt, die Krankheit zu diagnostizieren, für mehrere Tage oder sogar Wochen nach der Erstinfektion. Und es kann nicht unterscheiden zwischen Antikörpern durch eine alte, behandelten Infektion verursacht und durch eine frische Belichtung.

"Wir wollen sich direkt für eine Infektion im aktuellen Moment anstatt auf Anzeichen einer Infektion in der Vergangenheit", sagte Johnson.

Team-Mitglied Jennifer Dailey, Student, die an Lyme-Borreliose litten inspiriert das Projekt. Sie legte Johnson Kontakt Brisson, Bakteriologe, der vorschlug erkennen die Lyme Bakterien direkt, mit Kohlenstoff-Nanoröhren in Sensoren angepasst.

Der Forscher benötigt zwei Schritte, um die Sensoren zu erstellen.

Erstens verwendet sie die Nanoröhren, kleine elektronische Geräte wie – Feldeffekt-Transistoren bekannt zu machen. Engagiert sich, wächst die Nanoröhren auf der Silizium-Wafer routinemäßig verwendet, um Computer-Chips zu produzieren.

Dann Johnson sagte, "wir eine kovalente Bindung zwischen der Nanoröhren und die Antikörper geschaffen." Kovalente Bindungen ermöglichen verschiedene Moleküle eng miteinander verknüpfen durch den Austausch von Elektronen.

Johnsons Team einen chemischen Prozess angewendet, der ihnen "ziemlich viel Kontrolle" über die Verklebung gab, erklärte er.

Die Forscher verwendeten ein hochempfindliches Mikroskop um zu bestätigen, dass die Nanoröhren und Antikörper zusammengefunden hatte.

Wenn ein Antikörper mit einem Lyme Bakterium Protein angebunden, änderte sich die elektrischen Eigenschaften von Nanotubes, die, die sie zugeordnet wurden. Das Team die elektrische Aktivität der kleinen Transistor-Geräte nach Herausnehmen aus der Lösungen gemessen.

"Desto mehr Protein es war in der Lösung, desto größer wurde die Änderung des elektrischen Signals," sagte Brisson.

Die Studien zeigten, dass die Methode Empfindlichkeit mindestens ist, dass mit den aktuellen ELISA-Test erreicht gleich.

"Es ist mehr als ausreichend, um das Borreliose-Bakterium in Blut von kürzlich infizierten Patienten zu erkennen und kann ausreichen, um das Bakterium in Flüssigkeiten des Patienten zu erkennen, die unzulängliche Behandlung erhalten haben", sagte Brisson.

Um diese Stufe zu erreichen, wird das Team seine Technologie zur Erkennung von Lyme Bakterien in natürlichen Proben wie Menschenblut angepasst. Nach Johnson haben mehrere kommerzielle Firmen bereits verbinden die Mühe und nehmen die Methode durch Tierversuche und klinische Studien mit Menschen Interesse an.

Er fügte hinzu, dass die Technologie der "Nano-fähigen Diagnose" Anwendung über Lyme-Borreliose ", jede Krankheit hat, für die wir kommen mit einem Antikörper oder sogar Ingenieur einen Antikörper können", sagte Johnson.

Das Team berichtet seine Entwicklung in der 13 Juli-Ausgabe der Publikation Biosensoren und Bioelektronik.

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics. Eine ehemalige Wissenschaftsredakteur der Newsweek, Peter Gwynne ist ein freier Wissenschaftsjournalist mit Sitz in Sandwich, Massachusetts.