Terobosan Teknologi Nano dapat Meningkatkan Tes Medis secara Dramatis
Suka dengan artikel ini?
Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh. Login
Rabu, 13 Juni 2012 - Sebuah uji lab untuk mendeteksi penyakit dan melakukan penelitian biologis dapat dijadikan 3 juta kali lebih sensitif, menurut para peneliti yang mengkombinasikan alat biologi standar dengan sebuah terobosan teknologi nano.
Meningkatnya kinerja dapat meningkatkan deteksi awal kanker, penyakit Alzheimer, dan gangguan lainnya dengan memungkinkan dokter mendeteksi konsentrasi penanda yang jauh lebih kecil daripada yang sebelumnya bisa dideteksi.
Terobosan ini melibatkan uji biologi biasa yang disebut imonoasay, yang meniru tindakan sistem kekebalan mendeteksi keberadaan penanda biologis – kimiawi yang berasosiasi dengan penyakit. Ketika penanda biologis ini ada dalam sampel, seperti yang diambil dari manusia, uji imunoasay menghasilkan pendaran cahaya yang dapat diukur di lab. Semakin terang, semakin banyak penanda biologis yang ada. Walau begitu, jika jumlah penanda biologis terlalu sedikit, cahaya pendar terlalu kabur untuk dideteksi, memberikan batas bagi deteksi. Tujuan utama dari penelitian imunoasay adalah meningkatkan batas deteksi ini.
Para peneliti Princeton mengatasi batasan ini memakai teknologi nano untuk memperkuat pendaran kabur dari sebuah sampel. Dengan menyusun kaca dan struktur emas sedemikian kecil mereka hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron yang kuat, para ilmuan dapat meningkatkan sinyal pendar dibandingkan imunoasay konvensional, membawa pada peningkatan 3 juta kali lipat dalam batas deteksi. Dengan kata lain, imunoasay yang diperkuat ini membutuhkan 3 juta kali penanda biologis lebih sedikit untuk ada dibandingkan imunoasay konvensional. Dalam istilah teknis, para peneliti mengukur peningkatan deteksi dari 0,9 nanomolar menjadi 300 attomolar.
“Kemajuan ini membuka banyak cara baru dan kesempatan menarik untuk imunoasay dan detektor lainnya, serta dalam deteksi dan perawatan dini penyakit,” kata Stephen Chou, profesor teknik yang memimpin tim peneliti. “Lebih jauh, assay baru ini sangat mudah digunakan, akrena agar seseorang dapat melakukan tes, tidak ada perbedaan dari prosedur lama.”
Para peneliti menerbitkan hasil mereka dalam dua artikel jurnal. Satu diterbitkan tanggal 10 Mei dalam Nanotechnology, menjelaskan fisika dan teknik bahan peningkat pendar. Satunya lagi, diterbitkan tanggal 20 april dalam Analytical Chemistry, menunjukkan dampak imunoasay. Selain Chou, para peneliti mencakup peneliti pasca doktoral Weihua Zhang, Liangcheng Zhou dan Jonathan Hu serta mahasiswa pasca sarjana Fei Ding, Wei Ding, Wen-Di Li dan Yuxuan Wang.
Penelitian ini didanai oleh Defense Advanced Research Project Agency dan National Science Foundation.
Kunci pada terobosan ini berada dalam bahan nano buatan baru yang disebut D2PA, yang telah dikembangkan dalam lab Chou selama beberapa tahun. D2PA adalah sebuah nanostruktur emas lapisan tipis yang mengelilingi tiang-tiang kaca berdiameter hanya 60 nano. Satu nano adalah satu persemiliar meter; yang berarti sekitar 1000 tiang menyamping hanya akan selebar rambut manusia. Tiang ini berjarak 200 nano satu sama lain dan ditudungi oleh cakram emas di tiap tiang. Sisi tiap tiang ditaburi titik-titik emas yang lebih kecil sekitar 10-15 nano diameternya. Dalam penelitian sebelumnya, Chou menunjukkan kalau struktur unik ini mendorong pengumpulan dan transmisi cahaya dalam cara yang aneh – khususnya, satu miliar kali lipat dalam efek yang disebut penghamburan Raman. Penelitian sekarang menunjukkan sebuah peningkatan sinyal yang besar dengan pemendaran.
Dalam imunoasay biasa, sebuah sampel seperti darah, liur, atau air seni diambil dari pasien dan ditambahkan ke sebuah tabung kaca kecil mengandung antibodi yang dirancang untuk menangkap atau mengikat penanda biologis dalam sampel. Perangkat antibodi lain yang dilabel dengan molekul pendar kemudian ditambahkan pada campuran. Jika penanda biologis tidak ada dalam gelas, antibodi pendeteksi pendar tidak akan menempel pada apapun dan tersiram. Teknologi baru yang dikembangkan di Princeton memungkinkan pendaran terlihat ketika hanya ada beberapa antibodi yang menemukan penandanya.
Selain manfaat diagnostik, imunoasay umum dipakai untuk menemukan obat dan penelitian biologis lainnya. Lebih umum, pendaran berperan penting dalam bidang kimia dan teknik, dari display pemancar cahaya hingga pemanenan energi surya, dan bahan D2PA dapat digunakan dalam bidang tersebut juga, kata Chou.
Sebagai langkah selanjutnya, Chou mengatakan ia melakukan uji untuk membandingkan sensitivitas imunoasay yang diperkuat D2PA dengan imunoasay konvensional dalam mendeteksi kanker payudara dan prostat. Selain itu, ia bekerja sama dengan para peneliti di Memorial Sloan-Kettering Cancer Center di New York untuk mengembangkan uji untuk mendeteksi protein yang berkaitan dengan penyakit Alzheimer pada tahap sangat dini.
“Anda bisa memperoleh deteksi sangat dini dengan pendekatan kami,” kata beliau.
Sumber berita:
Princeton University, Engineering School.
Referensi jurnal:
Liangcheng Zhou, Fei Ding, Hao Chen, Wei Ding, Weihua Zhang, Stephen Y. Chou. Enhancement of Immunoassay’s Fluorescence and Detection Sensitivity Using Three-Dimensional Plasmonic Nano-Antenna-Dots Array. Analytical Chemistry, 2012; 84 (10): 4489 DOI: 10.1021/ac3003215
- Urutan Genom Coelacanth Menginformasikan Evolusi Vertebrata Darat
- Misi Kepler NASA: Tiga Planet Berukuran Super-Bumi Ditemukan Dalam Zona Layak Huni
- Teknik Ultra-cepat Menyingkap Prinsip-prinsip Perancangan dalam Biologi Kuantum
- Studi Telur Mengungkap Eratnya Hubungan Evolusi Antara Burung dan Dinosaurus
- Ilmuwan Membentuk Sel-sel Saraf Baru – Langsung di Dalam Otak
- Ilmuwan Temukan Kemungkinan untuk Menciptakan Bahan Bakar dari Karbon Dioksida di Atmosfer
- Metascreen Ultra-tipis: Setahap Mewujudkan Mantel Tembus Pandang ala Harry Potter
- Kehadiran Manusia di Kepulauan Pasifik Sebabkan Kepunahan Massal Burung
- Kehidupan Ditemukan Dalam Ekosistem Terluas di Bumi, Jauh di Kedalaman Kerak Samudera
- Ilmuwan Menghidupkan Kembali Embrio Katak yang Telah Punah