Wetenschappers detecteren ziekte met op goud gebaseerde nanostructuren

Een groep wetenschappers heeft een manier gevonden om ziektes te detecteren door gebruik te maken van een goudstructuur op nanoschaal. De poriën in het goud werken als een soort zeef voor de detectie van ziekteverwekkende micro-organismen.

Het materiaal is ontwikkeld door wetenschappers van de universiteit van Californië in Davis. Zij beschrijven een nanostructuur die is gebouwd op basis van goudatomen waarmee uit bijvoorbeeld bloedmonsters kan worden gedetecteerd of er ziekteverwekkers in aanwezig zijn. De structuur van de goudatomen, die door de wetenschappers wordt omschreven als een soort spons, bevat namelijk kleine poriën, met een diameter die duizend keer kleiner is dan die van een menselijke haar. Daardoor kan biologisch materiaal als het ware worden 'gezeefd'.

Specifiek willen de wetenschappers met hun nanomateriaal dna en ander genetisch materiaal kunnen detecteren. De poriën zijn namelijk te klein om bijvoorbeeld eiwitten door te laten, maar de strengvormige dna-moleculen kunnen de barrière wel passeren. Daardoor is geen dure laboratoriumapparatuur meer nodig om bloedmonsters 'op te schonen'. Uiteraard blijft er wel apparatuur nodig om te detecteren wat er precies aan genetisch materiaal in het monster zit. Daardoor moet de goudstructuur worden gecombineerd met andere sensoren voor de detectie van specifieke ziekteverwekkers.

De wetenschappers hopen hun technologie in te kunnen zetten in mobiele apparaatjes voor de detectie van ziektes. Dat kan bijvoorbeeld bij patiënten, maar ook in de land- en tuinbouw. Met een dergelijk apparaatje zou bijvoorbeeld snel gedetecteerd kunnen worden of een plant besmet is met pathogenen. Onduidelijk is wanneer de wetenschappers denken hun technologie in de praktijk te kunnen inzetten.

Reacties (26)

Toen ik alleen de titel las dacht ik even dat de ziekte uit een goud structuur bestond

Maar dit soort onderzoeken vind ik ontzettend interessant, de medische wetenschap blijft fascinerend!

Wordt ook wel goudkoorts genoemd.

Ik ben benieud met welke methode ze het DNA willen analyseren zonder laboratoriumonderzoek.
Het enige wat mij dan haalbaar lijkt is het gezuiverde DNA fragmenteren en denatureren, om het met barcoded DNA fragmenten te laten binden.

Dan moet je alleen wel een hele bibliotheek DNA fragmenten meeleveren, wat prijzig is. Als een gezuiverd stukje DNA van een ziekte verwekker niet in je bibliotheek zit, mis je het ook.

Er wordt ook in het artikel gezegd dat je niet kan detecteren wat voor specifieke pathogenen er in zit, maar je kan detecteren OF er een pathogeen in zit. Het zal dus meer een geval zijn van scannen naar vreemd DNA/RNA om te bepalen of een gewas/dier is besmet met een virus/bacterie/schimmel/parasiet om vervolgens dan de benodigde tests uit voeren om te bepalen wat het precies is. Ik denk daarom ook dat dit vooral gebruikt zal worden in de groente- en tuinbouw en veeteelt maar niet zozeer bij mensen.

Het zal dus meer een geval zijn van scannen naar vreemd DNA/RNA om te bepalen of een gewas/dier is besmet met een virus/bacterie/schimmel/parasiet

hoe werkt dat dan? gewassen zijn niet steriel als ze niet ziek zijn. Er zal altijd iets gevonden worden.

Daarom zijn ze vermoed ik nog bezig met de ontwikkeling van hun systeem. Je zult namelijk "gewone" rommel in een gewas/dier als vals positief signaal zien. De truc is dan natuurlijk om een detectiegrens te stellen waar "rommel" niet zal leiden tot een positief signaal, maar de aanwezigheid van een pathogeen wel. Het bepalen van een goede threshold value is belangrijk omdat ze (als ik hun papers mag geloven) ze betrouwbaar kunnen detecteren in een range van 10 tot 100 nM.

Verder gebruiken ze denk ik voor de DNA hybridisaties probes die specifiek zoveel mogelijk van dit soort rommel niet binden, maar je zult natuurlijk niet alles kunnen uitsluiten want des te specifieker je probe, des te kleiner de scala aan pathogenen die je kan detecteren.

.

Ik ben benieud met welke methode ze het DNA willen analyseren zonder laboratoriumonderzoek.

Waarschijnlijk met de minION van nanopore technologies. Een, techniek om met nanopores de dna volgorde te bepalen. Daarna kan je matchen met een database.

.
[...]

Waarschijnlijk met de minION van nanopore technologies.

Niet met de minIONs van Gru Laboratories?

Las ik inderdaad eerst ook zo.

Wel mooie ontwikkeling, zij het misschien ook wat duur. Maar het is een eerste stap

Duur? Je praat hier over "op nano schaal" in je cpu vind je waarschijnlijk meer goud dan dat ze hier totaal in het onderzoek in totaal hebben gebruikt (ik ga ervan uit dat je het goud bedoelt wat het duur maakt . )

Klopt wel, maar het gaat toch uiteindelijk weer op relatieve grote schaal gebruikt worden lijkt me. Misschien valt het dan alsnog mee...

Ben benieuwd welke ziektes ze hiermee kunnen vinden. Als dat ook ernstige ziektes zijn, maakt dat wellicht kans op genezing ookmgroter!

De poriën zijn namelijk te groot om bijvoorbeeld eiwitten door te laten, maar de strengvormige dna-moleculen kunnen de barrière wel passeren.

Klinkt alsof ze vooral virussen kunnen filteren.

Dit is een methode om de zuivering van genetisch materiaal uit te voeren zonder dat daarbij mensen in witte jassen met pipetten en centrifuges nodig zijn.

Je neemt een bloedmonster, mengt het met een oplosmiddel en gooit het over het filter voordat het genetisch materiaal naar de testfase gaat.

Het praktische nut is dat je met de filtratie de accuraatheid van mobile test apparatuur kan verbeteren.

Virussen zijn veel te groot om het filter te passeren zonder eerst opgebroken te worden.

Inderdaad 😎 . In de praktijk zie je dat huisartsen eerst jou gaan vragen wat je hebt en hoe zij jou kunnen hepen. (gelukkig niet allemaal) Omdat lab onderzoek veel geld kost merk ik dat ze eerst een heel traject met je doorlopen (kan soms jaren duren) en je dan na veel aandringen pas laten onderzoeken. Maar niet voor je allerlei medicijnen gegeven te hebben als symptoombestrijder. Dus zonder te weten wat je exact hebt (in mijn omgeving zelfs een keer met bijna fatale gevolgen tot een oplettende IC arts het niet vertrouwde en beter onderzoek liet uitvoeren)

Door sneller en goedkoper virussen en bacteriën uit te sluiten of juist te detecteren heb je grotere kans dat ze gerichter kunnen zoeken en in een vroeger stadium echt geholpen kan worden ipv dat geëxperimenteer met medicijnen of je zelfs in het ongewisse laten met wat je precies scheelt met alle stress en andere gevolgen vandien.

Dit systeem gaat je niet helpen om specifieke pathogenen te identificeren, je zal alleen weten of je bijv een bacterie hebt, maar ook een gezond persoon draagt massa's bacterien met zich mee. Dan heb je alsnog lab onderzoek nodig om te bepalen of er pathogene bacterien tussen zitten.

In dit begin stadium zeker...maar er moet eerst een beginstadium zijn waar je op voort kunt borduren.

Net zoals het wiel nodig was voor een auto, wil het niet zeggen dat we in de toekomst wielen nodig zullen hebben om ons te verplaatsen. Het heeft de potentie om weer andere zaken te triggeren zeg maar

Voor nu is het identificeren van het hebben van een virus op een snelle portable manier al een enorme stap in de goede richting en heeft het een enorme potentie die zelfs zo ver reikt, dat het als voorbeeld zelfs een bijdrage kan leveren bij terrorisme bestrijding, of een simpele check als je van een verre vakantie terugkomt.

Goed, ik heb het (originele artikel) even wat aandachtiger gelezen en nu maakt het wat meer sense:

ze doelen vooral op bloedmonstergebruik, als je kan aantonen dat er bacterien of virussen in je bloed zitten duidt dat sowieso dat er wat fout is en is de techniek zoals hij nu is zeker al bruikbaar. Mijn vraag is alleen of de techniek al sensitief genoeg is om een lage concentratie bacterie/virus in het bloed zonder dat er iets gekweekt wordt aan kunnen tonen, dat geeft het artikel niet aan.

En begrijp me goed, ik weet heus wel waar onderzoek goed voor is, ben namelijk zelf onderzoeker . Daardoor heb ik wel geleerd altijd kritisch te kijken naar ander onderzoek en niet alles voor waar aan te nemen.

[Reactie gewijzigd door Bartske op 7 september 2015 15:20]

Kritisch zijn is niets verkeerd mee, sterker... ik juich het zelfs toe

Omdat ze het over een totaal andere boeg gooien dan gebruikelijk, ben ik ook sceptisch. Maar alles wat een snelle diagnose kan bewerkstelligen, juich ik toe. Zeker als het mensenleed kan voorkomen.

Aangezien het niet mijn vakgebied is kan ik helaas minder kritisch zijn. Ik heb het RIVM wel eens geholpen met het herstellen van een defecte https://en.m.wikipedia.or...ography-mass_spectrometry (een familielid werkt daar) en ben sinds dien gefascineerd door technieken die in het belang van de volksgezondheid ingezet worden 😉

Daar komt het inderdaad op neer. Alleen de laatste stap (het bepalen om welke ziektes het gaat) ontbreekt nog.
De titel is ook erg voorbarig. Voorlopig ie men nog niet verder dan de ontwikkeling van een zeef.

Er zijn al succesvolle experimenten geweest met het gebruik van gouden nanodots voor het opsporen van longkanker via iemands adem.

Verder is er in London een team van wetenschappers bezig met het gebruik van goud voor de behandeling van sepsis (zeg maar infectie van het bloed).

De wetenschap rondom het medische aspect blijft toch ook geweldig. Lijkt me dat ze ziekte(verwekkers) hierdoor ook sneller kunnen opsporen om de kans van genezen nog groter te maken.

Het virus vinden is een, maar het vervolgens bestrijden dat is niet evenvoudig twee Dat zie je met kanker, ze vinden het wel maar dan...
Maar het is weer een mooie stap voor de mens, het is alleen jammer dat we dit soort technieken te vaak in zetten voor verkeerde doeleinden.

Tja, het is lucratiever om een ziekte te behandelen dan om een ziekte uit te roeien.... Denk nou niet dat er niet al lang een definitief middel tegen kanker is, die ligt al lang in de kluizen van enkele pharmaceutische bedrijven..

Ik zie niet hoe dit ongewenst is eerlijk gezegd....hooguit offtopic......moderatie laat aardig te wensen over de laatste tijd als je het mij vraagt

Het zijn niet zoveel pathogenen waar we ons echt zorgen om maken. Zeker in combinatie met planten of vee. Dus de scan bibliotheek hoeft niet zo uitgebreid te zijn. Een 96 wells plaatje moet al wel kunnen. En het grote voordeel van de techniek is volgens mij dat je de eiwitverontreiniging al kwijt bent voor je begint met analyseren.

Wat is de techniek toch prachtig. Een goud filter op nano grootte, geweldig.
Nu maar hopen dat er zo'n filter in je bloedbaan geplaatst kan worden en in de toekomst je een notificatie stuurt naar je smartwatch of phone.
Nee hoor, maar wat gaat de techniek toch snel en blijft fascinerend.