ENGINEERINGNET.BE - Bestaande biosensoren geven doorgaans een enkel meetresultaat van een enkel biologisch monster.
Het monster kan bloed, zweet, urine of speeksel zijn, en het resultaat kan het niveau van een eiwit, een hormoon, een geneesmiddel of een virus in het monster zijn.
Het is echter beter als sensoren een ononderbroken stroom van gegevens produceren, in plaats van slechts één enkel gegevenspunt, want dan is te volgen hoe een medische aandoening zich ontwikkelt.
Elke biosensor bestaat nu nog uit drie delen: een moleculaire component met een bioreceptor die zich kan binden aan het interessante molecuul, een transducerend component dat de moleculaire herkenning omzet in een detecteerbaar signaal, en een detectiesysteem dat het signaal registreert en de output presenteert als een getal, grafiek, geluid of lichtaanduiding.
"In dit werk hebben we ons gericht op het eerste deel - het bedenken van een moleculair component - om continu interessante moleculen met een lage moleculaire massa en lage concentratie te meten", zegt Menno Prins, onderzoeker bij TU Eindhoven.
De sensor, ontworpen door Prins en collega's, maakt gebruik van moleculaire look-alikes of nep-versies van interessante moleculen. Deze sensor is gecoat met antilichamen die zich binden aan deze moleculen.
De look-alike moleculen zitten vast aan een microdeeltje, dat met behulp van DNA aan het oppervlak van de sensor is vastgemaakt, zodat de overgang tussen gebonden en ongebonden toestanden is te detecteren.
Als er in een oplossing een hoge concentratie van interessante moleculen is, worden de meeste antilichamen op het sensoroppervlak geblokkeerd. Dit verkleint de mogelijkheid voor de microdeeltjes om over te gaan naar een gebonden toestand.
Aan de andere kant, als de concentratie laag is, treden er veel overgangen op tussen gebonden en ongebonden toestanden door de omkeerbare bindingen van de moleculaire look-alikes.
Detectie van bindende en niet-bindende gebeurtenissen van een groot aantal deeltjes, veroorzaakt door de specifieke moleculaire interacties, is de sleutel tot de technologie. Hierdoor zijn kleine veranderingen in de moleculaire concentratie in de vloeistof te meten.
Om hun nieuwe aanpak te testen, ontwierpen de onderzoekers sensoren om de concentraties te monitoren van korte enkelstrengs DNA-fragmenten en van creatinine. De concentraties werden urenlang gemeten, met een tijdsresolutie van enkele minuten.
"De resultaten tonen aan dat kleine moleculen continu zijn te monitoren in een breed scala aan concentraties. Ons volgende doel is om de technologie te demonstreren voor een grote verscheidenheid aan moleculen en biologische vloeistoffen, om toekomstige toepassingen in de gezondheidszorg en in industriële proces- en milieumonitoring mogelijk te maken", aldus Prins.
