Forscher der Penn State haben eine Schnelltesttechnologie für MPOX, früher bekannt als Affenpocken, entwickelt. Das mpox-Virus, das durch engen Kontakt mit einer infizierten Person übertragen wird und sich letztes Jahr weltweit ausbreitete, hat das medizinische Personal mit einem neuen Problem konfrontiert. Da die Krankheit übertragen werden kann, bevor Symptome auftreten, ist die Diagnose wichtig, um die Ausbreitung zu stoppen. Herkömmliche diagnostische Ansätze wie PCR sind jedoch zeitaufwändig und erfordern den Zugang zu teurer Laborausrüstung und qualifizierten Technikern. Diese neueste Technologie verwendet Gold-Nanopartikel, die virale Nukleinsäuren binden können. Nach der Bindung ändern sich die optischen Eigenschaften der Partikel, sodass die Forscher das Virus schnell und bequem nachweisen können.
Das MPOX-Virus, das zuvor in Teilen Zentral- und Westafrikas als endemisch galt, breitete sich im Jahr 2022 schnell auf der ganzen Welt aus. Obwohl es nicht so ernst ist wie sein gruseligerer Cousin, die Pocken, ist MPOX immer noch eine unangenehme Krankheit, die möglicherweise zu fieberhaftem, schmerzhaftem und juckendem Fieber führt Hautausschlag, Erschöpfung und Schmerzen. Leider ist die Krankheit übertragbar, bevor Symptome auftreten, was bedeutet, dass das Screening von Patienten und eine schnelle Diagnose wahrscheinlich eine große Rolle bei der Eindämmung des Virus spielen werden. Aktuelle diagnostische Ansätze erfordern jedoch typischerweise eine PCR-Analyse von Patientenproben, eine umständliche und zeitintensive Technik.
„Wir waren an der Entwicklung einer empfindlichen Nachweismethode für Krankheitserreger im Allgemeinen interessiert und wollten das Konzept auch auf einen neu auftretenden Krankheitserreger wie MPOX anwenden, da dieser schnelle Nukleinsäuretest in der Praxis dringend benötigt wird“, sagte Dipanjan Pan, einer von ihnen die leitenden Entwickler des neuen Tests. „Diese Technologie wird erhebliche Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit haben.“
Die neue Technologie basiert auf Plasmonik, bei der Elektronen in Metallnanopartikeln mit Licht interagieren, um ein Signal zu erzeugen, das durch Nukleinsäurebindung beeinflusst werden kann. Die Nanopartikel in der aktuellen Technologie bestehen aus Gold und interagieren auch mit einer dünnen Schicht aus Hafniumdisulfid. Die Forscher funktionalisierten die Partikel mit DNA-Strängen, die spezifisch an eine Sequenz in mpox-Nukleinsäure binden können. Sobald diese Bindung erfolgt, ändern sich die optischen Eigenschaften der Nanopartikel und liefern ein klares Signal, dass die Probe mpox enthält.
Bilder, die den Nano-Assembly-mpox-Schnelltest vor (a) und nach (e) der Zugabe von mpox-DNA zeigen. Die rote und grüne Farbe codiert für Gold-Nanopartikel bzw. Hafniumdisulfid-Nanoplättchen. Die weißen Pfeile zeigen dispergierte Goldnanopartikel und gruppierte Goldnanopartikel. Bildnachweis: Mit freundlicher Genehmigung von Dipanjan Pan. Alle Rechte vorbehalten
„Diese Technik erfordert keine teure Ausrüstung oder Fachpersonal und kann auf zukünftige Mutationen oder neu auftretende Krankheitserreger zugeschnitten werden“, sagte Pan. „Wissenschaftler sind bestrebt, der Öffentlichkeit modernste, fortschrittliche Technologien zur Verfügung zu stellen, die es ihr ermöglichen, sich selbst zu diagnostizieren oder am Point-of-Care diagnostiziert zu werden. Das haben wir getan.“
Studieren im Journal Fortschrittliche Funktionsmaterialien: Nukleotidgetriebene molekulare Erkennung des Affenpockenvirus durch hierarchische Selbstorganisation von 2D-Hafniumdisulfid-Nanoplättchen und Gold-Nanosphären
Über: Penn State