Per la prima volta, un team di scienziati dell'Università della Florida centrale ha creato nanomateriali funzionali con interni cavi che possono essere utilizzati per creare biosensori altamente sensibili per la diagnosi precoce del cancro.

Xiaohu Xia, un assistente professore di chimica con un appuntamento congiunto nel NanoScience Technology Center, e il suo team hanno sviluppato il nuovo metodo e hanno recentemente pubblicato il loro lavoro sulla rivista ACS Nano .

"Questi nanomateriali cavi avanzati hanno un grande potenziale per consentire tecnologie ad alte prestazioni in vari settori, " dice Xia. "Potenzialmente potremmo parlare di uno strumento diagnostico migliore e meno costoso, abbastanza sensibile da rilevare biomarcatori a basse concentrazioni, che potrebbe renderlo prezioso per la diagnosi precoce di tumori e malattie infettive".

Poiché i nanomateriali cavi in ​​leghe d'oro e d'argento mostrano proprietà ottiche superiori, potrebbero essere particolarmente utili per sviluppare una migliore tecnologia delle strisce reattive, simile ai test di gravidanza da banco. Attualmente la tecnologia utilizzata per indicare i simboli positivi o negativi sullo stick del test non è abbastanza sensibile da rilevare i marcatori che indicano determinati tipi di cancro. Ma il nuovo metodo di Xia per creare nanomateriali cavi potrebbe cambiare le cose.

Un ulteriore preavviso potrebbe aiutare i medici a salvare più vite.

Nelle strisce reattive convenzionali, le nanoparticelle di oro massiccio sono spesso utilizzate come etichette, dove sono collegati con anticorpi e generano specificamente un segnale di colore a causa di un fenomeno ottico chiamato risonanza plasmonica superficiale localizzata. Sotto la tecnica di Xia, i nanomateriali metallici possono essere realizzati con interni cavi. Rispetto alle controparti solide, queste nanostrutture cave possiedono attività LSPR molto più forti e quindi offrono un segnale di colore più intenso. Perciò, quando i nanomateriali cavi vengono utilizzati come etichette nelle strisce reattive possono indurre un sensibile cambiamento di colore, consentendo alle strisce di rilevare i biomarcatori a concentrazioni più basse.

"La tecnologia delle strisce reattive viene aggiornata semplicemente sostituendo le nanoparticelle di oro massiccio con le uniche nanoparticelle cave, mentre tutti gli altri componenti di una striscia reattiva vengono mantenuti invariati, " dice Xia. "Proprio come il test di gravidanza, la nuova striscia reattiva può essere eseguita da persone non qualificate, e i risultati possono essere determinati ad occhio nudo senza bisogno di alcuna attrezzatura. Queste caratteristiche rendono la striscia estremamente adatta per l'uso in luoghi difficili come villaggi remoti".

Lo studio UCF si è concentrato sull'antigene prostatico specifico, un biomarcatore per il cancro alla prostata. La nuova striscia reattiva basata su nanomateriali cavi è stata in grado di rilevare il PSA fino a 0,1 nanogrammi per millilitro (ng/mL), che è sufficientemente sensibile per la diagnostica clinica del cancro alla prostata. Lo studio pubblicato include immagini al microscopio elettronico dei nanomateriali cavi metallici.

"Spero che fornendo una piattaforma generale e versatile per progettare nanomateriali cavi funzionali con le proprietà desiderate, può essere avviata una nuova ricerca con il potenziale per altre applicazioni oltre al biorilevamento, " dice Xia.

I collaboratori allo studio includono Zhuangqiang Gao, Zheng Xi, Haihang Ye, Zhiyuan Wei e Shikuan Shao del dipartimento di chimica dell'UCF; Qingxiao Wang e Moon J. Kim dell'Università del Texas a Dallas, e Dianyong Tang della Chongqing University of Arts and Sciences in Cina.