Nanoszenzorokat fejleszt a kémiai és bioérzékeléshez

A csecsemőket és kisgyermekeket veszélyeztető RSV vírus meghatározásához, illetve különböző betegségekre utaló mikro-RNS- és DNS-szálak kimutatásához is hozzájárulhatnak Gyurcsányi E. Róbert kémikus kutatásai, amelyeket a Lendület program támogatásával folytat a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen.

Az érzékelésről általában a szaglás, a hallás, a látás vagy a tapintás jut eszünkbe. A kémiai érzékelés tulajdonképpen úgy is felfogható, mint az előbbiek mesterséges kiterjesztése kémiai vegyületekre – foglalta össze az mta.hu-nak a kutatásai középpontjában álló kémiai és bioérzékelés lényegét Gyurcsányi E. Róbert.

Kémia nanotartományban

A kémiai érzékeléshez egyrészt egy olyan molekulára vagy anyagra van szükség, amely – például egy kémiai reakción keresztül – szelektíven kölcsönhatásba lép a meghatározandó komponenssel, másrészt egy jelátalakítóra, amely jelzi ezt a kölcsönhatást. "A nanoszenzor ennek az integrált rendszernek a nanoméretűvé való miniatürizálása, de sokan nanoszenzorokról beszélnek akkor is, amikor az érzékeléshez valamilyen nanoszerkezetet alkalmazunk" – magyarázta a kémikus.

Azáltal, hogy az érzékelő mérete a molekulákéval azonos tartományba kerül, rendkívül kevés, sőt akár egyetlenegy molekula is képes jelet adni. Ily módon a nanoérzékelők hozzájárulnak a kémiai folyamatok, reakciók molekuláris szintű vizsgálatához, értelmezéséhez és szabályozásához. "Mi ezt a célt a Lendület pályázat keretében kémiailag módosított nanopórusok, vagyis a szilárd membránban szabályozott módon előállított, rendkívül apró lyukak alkalmazásával kívánjuk elérni – mondta a következő évek egyik legfontosabb feladatáról. – A nanopórusos érzékelés legegyszerűbb módja, hogy két elektrolitoldatot elválasztó nanopóruson átfolyó ionáramnak a pórusba bekerülő komponensek áthaladásának/tartozódásának hatására bekövetkező változását mérjük." A pórus kémiai környezetének beállításával akár a legösszetettebb mintákban is ki tudják mutatni az információhordozó komponenst, legyen az egy vírus, egy protein vagy egy nukleinsav-alapú biomarker.

 Új utak a bioanalitikában

A bioanalitika jelenleg már annyira fejlett, hogy elvileg a legtöbb biomarkert meg lehet határozni. "Az azonban már nem mindegy, hogy-egy módszer gyakorlati alkalmazása mennyire bonyolult, illetve mennyi időt vesz igénybe, és mennyibe kerül – emelte ki a kutató. A kémikus szerint a vírusok különleges mérettartományuk miatt ideális választást jelentenek a nanopórusos detektáláshoz. Általában ugyanis sokkal nagyobbak, mint a fehérjék, ugyanakkor sokkal kisebbek, mint a sejtek. A kutatócsoport így jutott el a körülbelül 150-300 nanométer nagyságú, légúti megbetegedést okozó RSV (respiratory syncitial virus) vírushoz, amely főleg kisgyermekekre veszélyes.

A vírusok szelektív „megszámlálása" a lassú tenyészetek kiváltása révén nemcsak a diagnosztikában jelenthet segítséget, hanem fontos eszközt adhat a virológusok, valamint az oltóanyaggyártók és -fejlesztők kezébe is. „Ezen a területen a Radboud Egyetem orvosi központjával működünk együtt, ahol többek között oltóanyagok kifejlesztésével foglakoznak" – mondta Gyurcsányi E. Róbert.

A kutató és csoportja az RNS- és DNS-szálak kimutatásának új módszereit is vizsgálni fogja. "Ezekben az esetekben a nagy érzékenységű detektálás elsődleges fontosságú. Ugyanakkor egyre nagyobb is az igény az olyan közvetlen módszerekre, amelyekkel megbízhatóan, de polimeráz-láncreakció nélkül detektálhatók a nukleinsavak" – mondta a kémikus. Hozzátette: fő céljuk a mikro-RNS-ek meghatározását lehetővé tevő érzékelési módok tanulmányozása. "Amióta kiderült, hogy több betegség, például egyes rákos megbetegedések és szívbetegségek esetében diagnosztikus információt hordoznak, a mikro-RNS-ek az orvosi diagnosztika »forró« területét jelentik" – érzékeltette a téma jelentőségét Gyurcsányi E. Róbert.

A teljes anyag az MTA honlapján