Wynalazek polskich naukowców ułatwi wykrycie choroby Parkinsona
INFORMATOR. Kraj
naukawpolsce.pl | dodane 28-10-2011
Na zdjęciu doktorantka Anna Celebańska z IChF PAN. Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski
Dzięki wynalazkowi z Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) w Warszawie będzie można łatwo i tanio wykrywać dopaminę, której niedobór jest oznaką ciężkich chorób układu nerwowego, np. parkinsona. Jak przypomniano w komunikacie Instytut przesłanym PAP, badania stężenia dopaminy, które w płynach fizjologicznych zazwyczaj i tak jest bardzo małe, są drogie i wymagają specjalistycznej aparatury, niedostępnej w gabinetach lekarskich.
Sytuacja może się zmienić dzięki wynalazkowi z IChF PAN. W warszawskim Instytucie skonstruowano bowiem elektrody pokryte nanocząstkami węgla, osadzonymi na drobinach polikrzemianowych. „Elektrody z powodzeniem wykorzystano do badania stężeń dopaminy w roztworach w obecności kwasów moczowego i askorbinowego oraz paracetamolu, substancji utrudniających analizę” – napisano w komunikacie.
Według przedstawicieli IChF PAN, opracowana metoda detekcji dopaminy otwiera drogę do tanich i szybkich testów medycznych. „Za ich pomocą lekarze już w swoich gabinetach mogliby z dużym prawdopodobieństwem ustalić, czy pacjent cierpi na popularne schorzenia układu nerwowego, takie jak choroba Parkinsona” - zaznaczyli.
Jak wyjaśniono komunikacie, opracowane elektrody składają się z naprzemiennych warstw drobin polikrzemianowych i nanocząstek węgla. Polikrzemianowe drobiny mają rozmiary od 100 do 300 nanometrów (miliardowych części metra). Jako nieprzewodzące, pełnią jedynie rolę szkieletu rozbudowującego powierzchnię elektrody. Polikrzemiany są gęsto pokryte nanocząstkami węgla (w rozmiarach od 8 do 18 nm), które tworzą właściwą, przewodzącą prąd powierzchnię roboczą.
Co ważne, jak napisali przedstawiciele Instytutu, wytwarzanie elektrod z nowymi pokryciami jest tanie. Elektrody naprzemiennie zanurza się na kilka sekund w odpowiednio przygotowanych zawiesinach, raz z drobinami polikrzemianowymi, raz z nanocząstkami węglowymi.
„Nanocząstki węglowe mają grupy funkcyjne naładowane ujemnie, a polikrzemiany dodatnio. Występujące między nimi oddziaływania elektrostatyczne są dość silne. Sprawdziliśmy, że wielokrotnie powtarzając zanurzenia można na powierzchni elektrody zbudować +kanapkę+ nawet z 24 warstw” - opisała doktorantka Anna Celebańska z IChF PAN.
Nowe elektrody naukowcy z Instytutu wykorzystali do detekcji dopaminy w roztworach.
Niedobór dopaminy występuje m.in. w chorobie Parkinsona. „Zatem jego wykrywanie ma istotne znaczenie medyczne. Zadanie jest trudne, ponieważ stężenie dopaminy w płynach ustrojowych, nawet u osób zdrowych, jest bardzo małe. Co gorsza, w próbkach z dopaminą zazwyczaj są obecne inne substancje, takie jak kwas moczowy i askorbinowy. Oba związki generują podobne sygnały co dopamina, a występują w stężeniach tysiąckrotnie większych” – wyjaśnili badacze.
Jak opisali, aby za pomocą nowej metody sprawdzić stężenie dopaminy, elektrody z nanocząstkami węglowymi zanurza się w odpowiednio przygotowanym roztworze z próbką, po czym przykłada się potencjał elektryczny.
„Dopamina jest elektrochemicznie aktywna i dobierając odpowiednią wartość potencjału można ją utlenić. Niestety, jej sygnał jest zwykle przesłonięty sygnałami pochodzącymi od kwasów askorbinowego i moczowego. Jednak dzięki nanocząstkom węgla na powierzchni elektrod, wartości potencjałów, przy których następuje utlenienie obu kwasów, zmieniają się” – czytamy w komunikacie. W efekcie piki na wykresie rozdzielają się i sygnał pochodzący od dopaminy staje się widoczny.
„Wyniki przeprowadzonych testów okazały się bardzo dobre. Nasza metoda należy do jednych z najczulszych sposobów detekcji dopaminy. Pozwala wykryć ją w stężeniach do 10-7 mola na litr w obecności substancji przeszkadzających o stężeniu 10-3 mola na litr” – zapewniła Celebańska.
Naukowcy z warszawskiej placówki PAN zwrócili uwagę, że na rynku są dostępne stosunkowo tanie, mieszczące się w dłoni przyrządy do detekcji substancji chemicznych. „Gdyby wyposażyć je w nowe elektrody i upowszechnić w gabinetach lekarskich, pacjent o swojej chorobie mógłby dowiedzieć się jeszcze przed końcem wizyty” - napisali.
W komunikacie zaznaczono jednak, że detekcja dopaminy za pomocą nowych elektrod jest możliwa do stężeń odpowiadających stężeniom dopaminy w płynach ustrojowych zdrowego człowieka. Stężenia mniejsze, charakterystyczne dla osób chorych, nie zostaną dokładnie oznaczone i detektor nie zadziała.
Zdjęcia mikroskopowe czystych drobin polikrzemianowych (po lewej) i pokrytych nanocząstkami węgla (po prawej). Źródło: IChF PAN
„Metoda ma naturalny próg detekcji, dzięki któremu potrafimy ustalić, że dopaminy w organizmie jest za mało. Ile za mało? Tego na razie nie umiemy powiedzieć. Mamy jednak nadzieję na dalsze zwiększenie czułości metody” - stwierdził prof. dr hab. Marcin Opałło z IChF PAN.
Elektrody pokryte nanocząstkami węglowymi osadzonymi na polikrzemianach powstały w ramach grantu „Kwantowe nanostruktury półprzewodnikowe do zastosowań w biologii i medycynie”. Grant, wartości ponad 73 mln złotych, jest finansowany w 85 proc. z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 2007-2013.
Głównymi uczestnikami grantu są Instytut Fizyki PAN (koordynator), Instytut Chemii Fizycznej PAN i Instytut Wysokich Ciśnień PAN. Wyniki badań, poprzedzone zgłoszeniem patentowym, opublikowano w czasopiśmie „Biosensors and Bioelectronics”.
Sytuacja może się zmienić dzięki wynalazkowi z IChF PAN. W warszawskim Instytucie skonstruowano bowiem elektrody pokryte nanocząstkami węgla, osadzonymi na drobinach polikrzemianowych. „Elektrody z powodzeniem wykorzystano do badania stężeń dopaminy w roztworach w obecności kwasów moczowego i askorbinowego oraz paracetamolu, substancji utrudniających analizę” – napisano w komunikacie.
Według przedstawicieli IChF PAN, opracowana metoda detekcji dopaminy otwiera drogę do tanich i szybkich testów medycznych. „Za ich pomocą lekarze już w swoich gabinetach mogliby z dużym prawdopodobieństwem ustalić, czy pacjent cierpi na popularne schorzenia układu nerwowego, takie jak choroba Parkinsona” - zaznaczyli.
Jak wyjaśniono komunikacie, opracowane elektrody składają się z naprzemiennych warstw drobin polikrzemianowych i nanocząstek węgla. Polikrzemianowe drobiny mają rozmiary od 100 do 300 nanometrów (miliardowych części metra). Jako nieprzewodzące, pełnią jedynie rolę szkieletu rozbudowującego powierzchnię elektrody. Polikrzemiany są gęsto pokryte nanocząstkami węgla (w rozmiarach od 8 do 18 nm), które tworzą właściwą, przewodzącą prąd powierzchnię roboczą.
Co ważne, jak napisali przedstawiciele Instytutu, wytwarzanie elektrod z nowymi pokryciami jest tanie. Elektrody naprzemiennie zanurza się na kilka sekund w odpowiednio przygotowanych zawiesinach, raz z drobinami polikrzemianowymi, raz z nanocząstkami węglowymi.
„Nanocząstki węglowe mają grupy funkcyjne naładowane ujemnie, a polikrzemiany dodatnio. Występujące między nimi oddziaływania elektrostatyczne są dość silne. Sprawdziliśmy, że wielokrotnie powtarzając zanurzenia można na powierzchni elektrody zbudować +kanapkę+ nawet z 24 warstw” - opisała doktorantka Anna Celebańska z IChF PAN.
Nowe elektrody naukowcy z Instytutu wykorzystali do detekcji dopaminy w roztworach.
Niedobór dopaminy występuje m.in. w chorobie Parkinsona. „Zatem jego wykrywanie ma istotne znaczenie medyczne. Zadanie jest trudne, ponieważ stężenie dopaminy w płynach ustrojowych, nawet u osób zdrowych, jest bardzo małe. Co gorsza, w próbkach z dopaminą zazwyczaj są obecne inne substancje, takie jak kwas moczowy i askorbinowy. Oba związki generują podobne sygnały co dopamina, a występują w stężeniach tysiąckrotnie większych” – wyjaśnili badacze.
Jak opisali, aby za pomocą nowej metody sprawdzić stężenie dopaminy, elektrody z nanocząstkami węglowymi zanurza się w odpowiednio przygotowanym roztworze z próbką, po czym przykłada się potencjał elektryczny.
„Dopamina jest elektrochemicznie aktywna i dobierając odpowiednią wartość potencjału można ją utlenić. Niestety, jej sygnał jest zwykle przesłonięty sygnałami pochodzącymi od kwasów askorbinowego i moczowego. Jednak dzięki nanocząstkom węgla na powierzchni elektrod, wartości potencjałów, przy których następuje utlenienie obu kwasów, zmieniają się” – czytamy w komunikacie. W efekcie piki na wykresie rozdzielają się i sygnał pochodzący od dopaminy staje się widoczny.
„Wyniki przeprowadzonych testów okazały się bardzo dobre. Nasza metoda należy do jednych z najczulszych sposobów detekcji dopaminy. Pozwala wykryć ją w stężeniach do 10-7 mola na litr w obecności substancji przeszkadzających o stężeniu 10-3 mola na litr” – zapewniła Celebańska.
Naukowcy z warszawskiej placówki PAN zwrócili uwagę, że na rynku są dostępne stosunkowo tanie, mieszczące się w dłoni przyrządy do detekcji substancji chemicznych. „Gdyby wyposażyć je w nowe elektrody i upowszechnić w gabinetach lekarskich, pacjent o swojej chorobie mógłby dowiedzieć się jeszcze przed końcem wizyty” - napisali.
W komunikacie zaznaczono jednak, że detekcja dopaminy za pomocą nowych elektrod jest możliwa do stężeń odpowiadających stężeniom dopaminy w płynach ustrojowych zdrowego człowieka. Stężenia mniejsze, charakterystyczne dla osób chorych, nie zostaną dokładnie oznaczone i detektor nie zadziała.
„Metoda ma naturalny próg detekcji, dzięki któremu potrafimy ustalić, że dopaminy w organizmie jest za mało. Ile za mało? Tego na razie nie umiemy powiedzieć. Mamy jednak nadzieję na dalsze zwiększenie czułości metody” - stwierdził prof. dr hab. Marcin Opałło z IChF PAN.
Elektrody pokryte nanocząstkami węglowymi osadzonymi na polikrzemianach powstały w ramach grantu „Kwantowe nanostruktury półprzewodnikowe do zastosowań w biologii i medycynie”. Grant, wartości ponad 73 mln złotych, jest finansowany w 85 proc. z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 2007-2013.
Głównymi uczestnikami grantu są Instytut Fizyki PAN (koordynator), Instytut Chemii Fizycznej PAN i Instytut Wysokich Ciśnień PAN. Wyniki badań, poprzedzone zgłoszeniem patentowym, opublikowano w czasopiśmie „Biosensors and Bioelectronics”.
Poinformuj znajomych o tym artykule:
REKLAMA
Inne w tym dziale:
- Podnośniki koszowe, usługi dźwigowe. Bydgoszcz REKLAMA
- Żylaki. Leczenie żylaków kończyn dolnych. Bydgoszcz, Inowrocław, Chojnice, Tuchola. REKLAMA
- Ortopeda. Chirurgia ortopedyczna. Medycyna sportowa. Warszawa REKLAMA
- Nowoczesne leczenie i optymizm – najlepsze antidotum na SM
- Choroba poznana 80 lat temu - wciąż nieznana. Rusza pierwsza w Polsce kampania edukacyjna dla pacjentów z ultrarzadkim nowotworem krwi: „Makroglobulinemia Waldenströma. Śladami Doktora Jana”
- Choroba Gauchera – wizytówka polskiego podejścia do chorób ultrarzadkich
- Antykoncepcja awaryjna nabiera tempa: Nowe dane Centrum e-Zdrowia
- Kardiolożka: o serce trzeba dbać od najmłodszych lat
- Ponad 600 tys. Polaków zaszczepiło się przeciw grypie
- Refundacja na papierze. Pacjentki tylko z jednego województwa mogą liczyć na leczenie zgodne z listą refundacyjną, która weszła w życie kilka miesięcy temu
- Pierwsze w Polsce zabiegi ablacji arytmii z zastosowaniem technologii CARTOSOUND FAM. „Niezwykle ważny krok w rozwoju elektrofizjologii”
- Czy starsi pacjenci otrzymają lepszą ochronę jeszcze w tym sezonie?
- Wyzwania hematoonkologii - na jakie terapie czekają polscy pacjenci?
- Wszystkie w tym dziale
REKLAMA
