Блог

Jun 24, 2023

Это золото: наночастицы золота в диагностических инновациях

23 сентября 2022 10:25 Меган Муроски, доктор философии, старший менеджер по продуктам подразделения медико-биологических наук компании Merck, рассказывает, как наночастицы золота продолжают предлагать многообещающие инновации в диагностике. Золото Шаттерстока

23 сентября 2022 г.

10:25

Меган Муроски, доктор философии, старший менеджер по продукции подразделения медико-биологических наук компании Merck, рассказывает, как наночастицы золота продолжают предлагать многообещающие инновации в диагностике.

Шаттерсток

Наночастицы золота, 3D иллюстрация. Биотехнологическое и научное образование

Наночастицы открывают большие перспективы для применения в биомедицинских исследованиях и клинической терапии. Наночастицы размером менее 100 нм обладают уникальными физико-химическими свойствами, включая высокое соотношение площади поверхности к объему, сильную интенсивность сигнала и настраиваемый химический состав поверхности. Благодаря большой площади поверхности наноматериалы могут нагружать различные молекулы, такие как антитела, ДНК и органические красители, что делает их полезными для обнаружения низких концентраций аналитов. Они также легко функционализируются, позволяя одновременно измерять несколько целей.

Использование таких материалов, как оксид железа и золото, широко исследовалось в области наномедицины, поскольку они обладают желательными и беспрецедентными характеристиками для химических и биологических методов обнаружения. Наночастицы золота легко синтезировать, они коммерчески доступны и считаются биосовместимыми, что делает их идеальными реагентами для использования во многих приложениях, включая биовизуализацию, наномедицину и диагностику. Кроме того, наночастицы золота обладают локализованным поверхностным плазмонным резонансом, что приводит к их характерному рубиново-красному цвету, который может меняться в фиолетовый в зависимости от размера частицы; это делает их особенно подходящими для колориметрических измерений, таких как анализы латерального потока (LFA). Кроме того, наночастицы золота обладают превосходной биосовместимостью и стабильностью, что имеет решающее значение для диагностических исследований.

Из-за роста спроса на экспресс-тестирование во время пандемии COVID-19 наночастицы золота стали основным материалом для тестирования. Использование методов латерального потока на основе наночастиц золота (ВНП) для выявления таких заболеваний, как COVID-19, продемонстрировало прекрасный баланс сложности и высокой чувствительности. При развитии латерального потока чувствительность репортера в анализе зависит от визуального считывания. Во время разработки следует учитывать множество факторов, поскольку репортеры должны генерировать максимально возможный сигнал, но при этом быть достаточно маленькими, чтобы проходить через мембрану и связываться с молекулярными мишенями. Другие ограничения быстрого тестирования включают низкую чувствительность и перекрестную реактивность. Наночастицы золота могут преодолеть эти ограничения, поскольку их можно сделать примерно такого же размера, как антитела, что позволяет получать показания 1:1 с большим сигналом и легко видимой тестовой линией. Кроме того, наночастицы золота можно легко модифицировать, что позволяет использовать множество приложений на основе химии их поверхности, таких как обнаружение антител хозяина (серологическое) или антигена. Их пригодность и стабильность обеспечивают дополнительную ценность для зачастую дорогостоящей диагностики на месте оказания медицинской помощи. Диагностика с помощью быстрого тестирования должна быть недорогой, простой в использовании и не требующей инструментов.

Обширные исследования в области испытаний на латеральный поток наночастиц золота привели к значительному улучшению их чувствительности, специфичности и общих характеристик. Несмотря на значительный прогресс, для GNP-LFA остаются дальнейшие проблемы, включая улучшение воспроизводимости синтеза наночастиц золота и отсутствие нормативных протоколов для разработки и характеристики наноматериалов, что ограничивает массовую интеграцию анализов. Это чрезвычайно сложная задача, поскольку глобальные правила могут различаться, а количество разнообразных наноматериалов постоянно расширяется. Однако важно понимать, оценивать и управлять рисками, чтобы обеспечить соблюдение стандартов качества и нормативных требований. Такие компании, как Merck, разработали систему M-Clarity, чтобы помочь исследователям отрасли выбирать материалы с правильным соответствием стандартам. Несмотря на эти проблемы, наночастицы золота становятся все более коммерчески доступными со строгими характеристиками и контролем качества. Это может проложить путь к универсальному решению для быстрого тестирования, которое будет легко доступно и принято во всем мире.