Zwalczanie choroby Parkinsona nanocząstkami węgla

Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChP PAN) w Warszawie pokryli nowe elektrody nanocząstkami węgla osadzonymi na drobinach polikrzemianowych, aby uzyskać pożądany efekt. Wykorzystali elektrody do określenia stężenia dopaminy w roztworach w obecności kwasów moczowego i askorbinowego oraz paracetamolu, które to substancje utrudniają analizę poziomu dopaminy.

To najnowsze osiągnięcie w wykrywaniu dopaminy może otworzyć drogę do tanich i szybkich testów medycznych, które lekarze mogliby przeprowadzać nawet w swoich gabinetach. Takie informacje pomogłyby lekarzowi ustalić prawdopodobieństwo zagrożenia pacjenta którymś z powszechnych zaburzeń układu nerwowego, w tym na chorobą Parkinsona.

Opracowane przez naukowców elektrody składają się z naprzemiennych warstw drobin polikrzemianowych i nanocząstek węgla. Według zespołu drobiny polikrzemianowe mają rozmiar od 100 do 300 nanometrów (miliardowych części metra). W związku z tym, że są nieprzewodzące, pełnią jedynie rolę szkieletu zwiększającego powierzchnię elektrody. Nanocząstki węgla o rozmiarach od 8 do 18 nanometrów gęsto pokrywają polikrzemiany, tworząc właściwą, przewodzącą powierzchnię roboczą.

"Nanocząstki węglowe mają grupy funkcyjne naładowane ujemnie, a polikrzemiany dodatnio" - wyjaśnia doktorantka Anna Celebańska z IChF PAN. "Występujące między nimi oddziaływania elektrostatyczne są dość silne. Sprawdziliśmy, że wielokrotnie powtarzając zanurzenia można na powierzchni elektrody zbudować 'kanapkę' nawet z 24 warstw."

Naukowcy wykorzystali nowe elektrody do wykrywania dopaminy w roztworach. Elektrody z nanocząsteczkami węgla zanurza się w przygotowanym roztworze z próbką, po czym przykłada się potencjał elektryczny. Naukowcy twierdzą, że dopamina jest elektrochemiczne aktywna i dobierając odpowiednią wartość potencjału można ją utlenić.

"Wyniki przeprowadzonych testów okazały się bardzo dobre" - mówi Celebańska. "Nasza metoda należy od jednych z najczulszych sposobów detekcji dopaminy. Pozwala wykryć ją w stężeniach do 10-7 mola na litr w obecności substancji przeszkadzających o stężeniu 10-3 mola na litr."

Wypowiadając się na temat wyników badań, profesor Marcin Opałło stwierdził: "Metoda ma naturalny próg detekcji, dzięki któremu potrafimy ustalić, że dopaminy w organizmie jest za mało. Ile za mało? Tego na razie nie umiemy powiedzieć. Mamy jednak nadzieję na dalsze zwiększenie czułości metody."

Wyniki stanowią dorobek projektu NOBLESSE (Nanotechnologia, biomateriały i alternatywne źródła energii na rzecz Europejskiej Przestrzeni Badawczej (ERA)), który uzyskał wsparcie na kwotę 3,3 mln EUR z tematu "Regiony wiedzy" Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Odkrycia opublikowane zostały w czasopiśmie Biosensors and Bioelectronics.

Więcej informacji:


Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN):
http://www.ichf.edu.pl/index.html

Biosensors and Bioelectronics:
http://www.journals.elsevier.com/biosensors-and-bioelectronics/