En biosensor som bygger sig själv
Framtidens material kan byggas upp av beståndsdelar som själva gör jobbet. Denna självorganisering är naturens metod som nu tas över inom nanotekniken. I en avhandling från LiU visas hur syntetiska proteiner och guldpartiklar kan samverka i en ny typ av biosensor.
Byggstenarna i tekniske biologen Daniel Ailis avhandlingsarbete utgörs av guldpartiklar och proteiner som designats och tillverkats i laboratoriet. Guldbollarnas diameter är 13 nanometer (13 miljarddels meter eller ungefär lika mycket som ett skäggstrå växer på en sekund).
Guld i nanostorlek har helt andra egenskaper är det bulkmaterial vi är vana vid. En lösning med guldnanopartiklar är vackert vinröd men har förmåga att ändra färg beroende på omgivningen.
– Det visste romarna som använde lösligt guld för att färga glas. Den berömda Lycurgusbägaren är rubinröd i vanlig belysning men blir gulgrön i reflekterat ljus, säger Daniel Aili.
Nu undersöker han om dessa optiska egenskaper – som förklarades av fysikern Michael Faraday i mitten av 1800-talet – kan användas i detektorer för bland annat medicinsk diagnostik.
Den andra byggstenen är de hemmagjorda proteinerna, designade för att likna naturliga biomolekyler. När de tillsätts i en guldlösning fäster de självmant vid partiklarnas ytor. De ”klädda” guldbollarna kan sedan fungera som reagens med förmåga att upptäcka andra naturligt förekommande proteiner.
– I framtiden hoppas vi kunna använda metoden för att hitta sjukdomsrelaterade proteiner i prover av exempelvis serum, tårvätska eller urin, säger Daniel Aili.
Man kan tänka sig en applikation ungefär som en graviditetssticka. Om provet är negativt visar stickan blå färg, men om det sökta proteinet är närvarande slår den om till rött. Vad som händer är att ämnet binder till guldpartiklarna som då skiftar färg. Med blotta ögat kan man på så vis detektera ett mänskligt protein i mycket låga koncentrationer, under ett tusendels gram per liter.
De syntetiska proteinerna har också andra möjliga användningsområden. De har modifierats för att självorganisera sig till långsmala fibrer, strukturer som spelar en viktig roll i biologiska system och finns i allt från spindelväv till muskler.
Avhandlingen Polypeptide-based nanoscale materials läggs fram vid disputation fredag 3 oktober 2008 kl 10.15 i sal Planck, Fysikhuset, Campus Valla, Linköping. Opponent är Dr Molly Stevens, Imperial College, London.
Bildtext: De kemiskt modifierade guldpartiklarna kan användas för att ”fiska upp” proteiner ur ett prov och om proteinet nappar går det enkelt att avgöra från färgen på lösningen.
Kontaktinformation
Kontakt:
Daniel Aili 013-281211, 0768-507415, danai@ifm.liu.se
