德国弗劳恩霍夫微电子电路和系统研究所(IMS)和德国波鸿鲁尔大学(Ruhr University Bochum)开发了一种方法，可以为诊断测试提供一种新的信号放大形式。通过发光单壁碳纳米管在生物分析中的先进应用，测试程序可以更灵敏，快速和廉价地进行。
该传感器可用于酶促过程。它们对不同反应条件的适应性为标准方法(如酶联免疫吸附试验)开辟了广泛的应用。
研究结果发表在2024年12月15日的《Angewandte Chemie International Edition》上。它们为改进诊断程序和节省检测试剂开辟了新的可能性。
许多诊断程序使用光来检测特定物质的量。这可能是一种有色物质或发光物质。不幸的是，在可见光范围内有许多背景信号。为了将测量的光信号转移到更好的光谱范围内，研究人员使用了直径小于1纳米的碳管。它比人的头发细10万倍。
传感器在近红外范围内发出荧光，这是人眼不可见的，并且不会漂白。此外，由于传感器表面的修饰，其荧光对化学环境很敏感。这使得观察化学反应和检测与纳米管相互作用的反应产物成为可能。
纳米管的荧光将信号转移到近红外范围内，这与纳米管的高灵敏度相结合，导致检测极限的偏移。例如，当感染或癌症等疾病的疾病标志物水平非常低时，这一点很重要。
为不同的分析物定制纳米管的能力开辟了广泛的可能性，包括提高灵敏度。这种灵敏度的增加允许检测极限的潜在变化，这可以在诊断过程中节省材料和时间。这种创新的方法可以显著提高医学诊断中检测方法的效率。
该小组证明了新的传感器原理使用底物对苯二胺和四甲基联苯胺对辣根过氧化物酶起作用。“这种酶被用于各种生化检测方法，”弗劳恩霍夫生物医学研究所的Justus Metternich解释说。
然而，原则上，这个概念可以应用于所有类型的系统。例如，我们还研究了用于诊断应用的β-半乳糖苷酶。经过一些修改，它也可以用于生物反应。”
在未来，该小组计划将传感器用于其他应用。例如，根据应用的不同，传感器可以通过所谓的量子缺陷变得更稳定。“如果你不仅想在简单的水溶液中进行测量，而且想在复杂的环境中与细胞、血液或生物反应器本身进行酶促反应，这将是特别有利的，”塞巴斯蒂安·克鲁斯解释说，他是波洪鲁尔大学物理化学教授，也是弗劳恩霍夫IMS吸引小组生物医学纳米传感器的负责人。
