Gold könnte wichtige medizinische Tests verbilligen
"Plasmonische ELISA" macht Ergebnisse für freies Auge sichtbar
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Test: Farbe zeigt Testergebnis zuverlässig (Foto: Imperial College London) |
London (pte013/29.10.2012/10:56) Gold könnte laut Wissenschaftlern des Imperial College London http://imperial.ac.uk der Schlüssel dazu sein, entscheidende medizinische Tests billiger zu machen. Patienten in armen Ländern werden häufig nicht rechtzeitig gegen Krebs oder Infektionen behandelt, da die dafür erforderlichen Diagnoseverfahren zu teuer sind. Das Team um Molly Stevens glaubt, mit der Hilfe von Gold eine Lösung für dieses Problem gefunden zu haben, wie der NewScientist berichtet. Details der Studie wurden in Nature Nanotechnology http://nature.com/nnano veröffentlicht.
Keine Maschinen nötig
Ein weit verbreiteter Test ist der "Enzyme Linked Immunosorbent Assay", kurz ELISA. In einer winzigen Glasschale binden sich Antikörper an ein Zielmolekül an, das von einem Krankheitserreger oder einer Tumorzelle stammt, das im Blutserum nachgewiesen werden kann. Diese Antikörper verfügen über ein Enzym, das mit Hilfe einer Chemikalie dazu gebracht werden kann, die Farbe zu ändern. Die Veränderung der Farbe zeigt das Vorhandensein und die Konzentration von Erregern oder Tumorzellen. Leider sind die dazu nötigen Maschinen teuer.
Die Forscher haben jetzt eine Möglichkeit gefunden, diese Maschinen zu ersetzen. Der "plasmonische ELISA" macht die Testergebnisse mit dem freien Auge sichtbar. Zusätzlich ist er genauer als die besten derzeit auf dem Markt befindlichen HIV-Tests. Das neue Verfahren beruht auf der Fähigkeit von Wasserstoffperoxid, sich mit aufgelösten Goldionen zu verbinden. Sie bilden dabei metallische Nanopartikel. Wie schnell diese Reaktion stattfindet, bestimmt laut Stevens welche Art von Nanopartikeln sich ausbildet. Weniger Wasserstoffperoxid bedeutet ein langsames Wachstum und unregelmäßige Klumpen. Mehr Peroxid führt zu einem rascheren Wachstum und kugelförmigen Nanopartikeln.
Farbe zeigt Testergebnis
Entscheidend ist wie die Nanopartikel mit Licht interagieren und zwar über eine Wolke von Oberflächenelektronen, die sogenannten Plasmone. Unregelmäßige Klumpen werden in der Lösung blau, Kugeln rot. Die dabei entstehenden Farben sind leuchtend. Beim plasmonischen ELISA verfügt ein zweiter Satz von Antikörpern über das Enzym Katalsase, das Wasserstoffperoxid abbaut. Beide Sätze von Antikörpern werden mit dem Blutserum in Kontakt gebracht, dann wird die Glasschale abgespült und Peroxid und Goldionen hinzugefügt. Ist das Zielmolekül vorhanden, bindet sich der zweite Satz von Antikörpern an und und ermöglicht der Katalase das Peroxid zu zerstören.
Das bedeutet, dass die Nanopartikel aus Gold langsam wachsen, Klumpen bilden und sich dann sichtbar blau verfärben. Ist kein Protein vorhanden, binden sich die Antikörper nicht an und werden ausgewaschen. Ohne die gebundene Katalase bleibt reichlich Peroxid und es kommt zu einer raschen Reaktion und einer Rotfärbung. Es ist nur eine geringe Menge der Zielmoleküle erforderlich, um eine Blaufärbung zu erzielen. Durch den Einsatz von Antikörpern, die sich an ein Zielmolekül bei HIV oder zum Beispiel Prostatakrebs anbinden, könnte das Team Attogramme des Proteins pro Milliliter menschlichen Serums entdecken, also den winzigsten Bruchteil eines Gramms.
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