Detaily článku

Zjištění koncentrace toxinů pouhým okem

Výzkumníci z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) vyvinuli rychlou a nákladově efektivní metodu testování kapalin na přítomnost všudypřítomné skupiny chemických sloučenin známých jako amfifily, které se používají k detekci nemocí, jako je tuberkulóza v raném stadiu a rakovina, a také k odhalování toxinů v lécích, potravinách, zdravotnických prostředcích a vodních zdrojích.

Dnešní zlatý standard pro testování endotoxinů, běžného typu amfifilů, které mohou kontaminovat vodu a způsobit vážná onemocnění a smrt, vyžaduje použití sloučenin, které se nacházejí pouze v krvi krabů podkovovitých, což činí tento proces nákladným a neudržitelným. Levnější alternativy nejsou ani zdaleka dostatečně citlivé na to, aby detekovaly amfifily ve smysluplné míře.

Nový test, který vyvinuli Joanna Aizenbergová, profesorka materiálové vědy Amy Smith Berylsonová a profesorka chemie a chemické biologie na SEAS, a Xiaoguang Wang, bývalý postdoktorand v Aizenbergově laboratoři a nyní odborný asistent chemického a biomolekulárního inženýrství na Ohio State University, využívá k detekci amfifilů v ultranízkých koncentracích valivé kapky na mikrostrukturovaných površích.

Datum: 8.11.2022

detekce toxinů

Výzkumný tým předvedl techniku pro detekci patogenních amfifilních endotoxinů ve vodě, což jsou sloučeniny, které mohou být toxické i v extrémně nízkých koncentracích.

Mikrostrukturovaný povrch se skládá z tisíců kruhových mikropilířů, rovnoměrně pokrytých samouspořádanými molekulami s dlouhými ocasy, které vytvářejí hladké rozhraní bez tření s výjimkou okrajů mikropilířů. Zde jsou v povlaku mezery - jako molekulární výmoly. Když se kapka kutálí po povrchu, pokud nemá žádné amfifilní molekuly, narazí na výmol a zastaví se, protože není schopna překonat tření neuspořádaného okraje.

Kapka s vyšším obsahem amfifilů však bude pokračovat v kutálení, protože molekuly amfifilů se budou sdružovat s molekulami s dlouhým chvostem a vyplňovat mezery v povrchu - podobně jako dlaždič vyhlazuje povrch silnice. V případě endotoxinů se amfifilní molekuly při usazování na povrchu spojují s dalšími amfifilními molekulami v kapce a vytvářejí stále větší a větší sloučeniny, které nakonec kapku zpomalí a zastaví. Místo, kde se kapka na povrchu zastaví, vypovídá o tom, kolik výmolů zalepila, a tedy o koncentraci amfifilů.

"Naše povrchy poskytují rychlou a přenosnou metodu detekce amfifilů v kapičkách, kterou můžete vidět pouhýma očima," řekl Aizenberg. "Žádné jiné metody neumožňují detekci na tak nízkých úrovních, jaké jsme zaznamenali v našich testech, aniž bychom museli používat drahé nebo sofistikované vybavení."

Výzkumníci také vyvinuli model, který předpovídá, jak budou různé amfifilní sloučeniny v různých koncentracích interagovat se strukturovaným povrchem. Změnou velikosti, tvaru a vzdálenosti mezi sloupci, jakož i molekulárního povlaku lze povrch vyladit tak, aby detekoval konkrétní typy amfifilů v konkrétních koncentracích.

"Naše metoda je široce použitelná pro jakýkoli druh amfifilů," řekl Wang. "Pomocí této obecné metody již detekujeme endotoxiny v koncentracích, které jsou relevantní pro testování kvality vody, ale test lze také dále optimalizovat pro detekci ještě nižších koncentrací."

Zdrojem informací je Chemeurope.

Pro kompletní informace si přečtěte celý článek.