3D-Nanoroboter zur Krankheitsdiagnose – Xiaolong Yang – Brock University
Tuberkulose, eine bakterielle Krankheit, die vorwiegend die Lunge befällt, ist in den Vereinigten Staaten kein allzu häufiges Phänomen. Im Durchschnitt werden in einem Land mit 325,7 Millionen Einwohnern jedes Jahr weniger als 10.000 Fälle gemeldet. In Entwicklungsländern sieht das jedoch anders aus. Mehr als 95 Prozent der Fälle und Todesfälle durch Tuberkulose ereignen sich in diesen Ländern, wobei die Mehrheit der Patienten Erwachsene in ihren produktivsten Jahren sind.
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Obwohl Tuberkulose mit den richtigen Medikamenten behandelt werden kann, sind damit einige große Hindernisse verbunden. Einer der größten ist die zunehmende Zahl arzneimittelresistenter Tuberkulosestämme. Daran haben Forscher der Brock University in Ontario, Kanada, gearbeitet. Mit diesem Ziel vor Augen haben sie sich entwickelt mikroskopisch kleine Nanobots Kann feststellen, ob eine Blutprobe nicht nur Tuberkulosebakterien enthält, sondern auch Bakterien mit den notwendigen Mutationen, um sie medikamentenresistent zu machen.
Diese Nanobots verkürzen die Zeit, die zum Testen auf arzneimittelresistente Tuberkulose benötigt wird, von bis zu sechs Wochen auf nur noch wenige Stunden. Eine schnellere Diagnose kann zu einer besseren und genaueren Behandlung führen und die Bedrohung und Ausbreitung arzneimittelresistenter Stämme verringern.
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„Was wir entwickelt haben, ist eine Maschine im Nanomaßstab, die Krankheitsbiomarker mit hoher Empfindlichkeit und Spezifität erkennt.“ Feng Li, Assistenzprofessor am Fachbereich Chemie der Brock University, sagte gegenüber Digital Trends. „Konkret wird diese Maschine hergestellt, indem Hunderte synthetischer DNA-Moleküle chemisch an ein 20-nm-Goldnanopartikel gebunden werden. Die Sequenzen synthetischer DNA-Moleküle wurden mithilfe von Computersimulationen entworfen, damit die Nanomaschine einzelne Nukleotidmutationen unterscheiden konnte. [Dies ist] eine wichtige Klasse genetischer Marker für Krankheiten wie arzneimittelresistente Infektionen und Krebs.“
Wenn der Nanobot in ein aus menschlichem Blut gewonnenes Serum getaucht wird, leuchtet er, wenn festgestellt wird, dass die Probe arzneimittelresistente Tuberkulosebakterien enthält. Wenn die Probe frei von Krankheiten ist, bleibt der Roboter ausgeschaltet.
So intelligent diese Lösung auch ist, ihre Anwendung wird begrenzt bleiben, wenn sie nicht auf eine Weise skaliert werden kann, die in Entwicklungsländern kosteneffektiv ist. Obwohl sich die Technologie noch in einem sehr frühen Stadium befindet, stehen für Li laut Li Skalierbarkeit und Kosten im Vordergrund. „Wir werden diese Technik weiter verbessern und hoffen, dass sie in naher Zukunft Patienten in Entwicklungsländern zugute kommt“, fuhr Li fort.
Ein Papier, in dem die Arbeit beschrieben wurde, war kürzlich in der Zeitschrift Chemical Science veröffentlicht.
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