• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Zwalczanie Parkinsona nanocząstkami węgla

    29.11.2011. 16:37
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Jednym z czynników wpływających na układ nerwowy człowieka jest niedobór dopaminy. Niestety, badanie stężenia dopaminy jest kosztowne i wymaga zaawansowanej aparatury, niedostępnej w gabinetach lekarskich. W tym miejscu do akcji wkracza zespół polskich naukowców, który opracował metodę umożliwiającą łatwe i tanie wykrywanie dopaminy w roztworach nawet w obecności substancji przeszkadzających. Wyniki stanowią dorobek projektu NOBLESSE (Nanotechnologia, biomateriały i alternatywne źródła energii na rzecz Europejskiej Przestrzeni Badawczej (ERA)), który uzyskał wsparcie na kwotę 3,3 mln EUR z tematu "Regiony wiedzy" Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Odkrycia opublikowane zostały w czasopiśmie Biosensors and Bioelectronics.

    Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChP PAN) w Warszawie pokryli nowe elektrody nanocząstkami węgla osadzonymi na drobinach polikrzemianowych, aby uzyskać pożądany efekt. Wykorzystali elektrody do określenia stężenia dopaminy w roztworach w obecności kwasów moczowego i askorbinowego oraz paracetamolu, które to substancje utrudniają analizę poziomu dopaminy.

    To najnowsze osiągnięcie w wykrywaniu dopaminy może otworzyć drogę do tanich i szybkich testów medycznych, które lekarze mogliby przeprowadzać nawet w swoich gabinetach. Takie informacje pomogłyby lekarzowi ustalić prawdopodobieństwo zagrożenia pacjenta którymś z powszechnych zaburzeń układu nerwowego, w tym na chorobą Parkinsona.

    Opracowane przez naukowców elektrody składają się z naprzemiennych warstw drobin polikrzemianowych i nanocząstek węgla. Według zespołu drobiny polikrzemianowe mają rozmiar od 100 do 300 nanometrów (miliardowych części metra). W związku z tym, że są nieprzewodzące, pełnią jedynie rolę szkieletu zwiększającego powierzchnię elektrody. Nanocząstki węgla o rozmiarach od 8 do 18 nanometrów gęsto pokrywają polikrzemiany, tworząc właściwą, przewodzącą powierzchnię roboczą.

    "Nanocząstki węglowe mają grupy funkcyjne naładowane ujemnie, a polikrzemiany dodatnio" - wyjaśnia doktorantka Anna Celebańska z IChF PAN. "Występujące między nimi oddziaływania elektrostatyczne są dość silne. Sprawdziliśmy, że wielokrotnie powtarzając zanurzenia można na powierzchni elektrody zbudować 'kanapkę' nawet z 24 warstw."

    Naukowcy wykorzystali nowe elektrody do wykrywania dopaminy w roztworach. Elektrody z nanocząsteczkami węgla zanurza się w przygotowanym roztworze z próbką, po czym przykłada się potencjał elektryczny. Naukowcy twierdzą, że dopamina jest elektrochemiczne aktywna i dobierając odpowiednią wartość potencjału można ją utlenić.

    "Wyniki przeprowadzonych testów okazały się bardzo dobre" - mówi Celebańska. "Nasza metoda należy od jednych z najczulszych sposobów detekcji dopaminy. Pozwala wykryć ją w stężeniach do 10-7 mola na litr w obecności substancji przeszkadzających o stężeniu 10-3 mola na litr."

    Wypowiadając się na temat wyników badań, profesor Marcin Opałło stwierdził: "Metoda ma naturalny próg detekcji, dzięki któremu potrafimy ustalić, że dopaminy w organizmie jest za mało. Ile za mało? Tego na razie nie umiemy powiedzieć. Mamy jednak nadzieję na dalsze zwiększenie czułości metody."

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Jonometria – pomiar stężenia lub aktywności niektórych jonów, najczęściej w roztworach wodnych. W jonometrii sygnałem wyjściowym jest różnica napięć z elektrody pomiarowej i elektrody porównawczej, mierzony bez poboru prądu. Równanie Nernsta – podstawowa zależność elektrochemiczna wyrażająca równowagowy potencjał elektrody (E) względem jej potencjału standardowego (E) i stężenia substancji biorących udział w procesie elektrodowym. Potencjometria – zespół pomiarowych metod elektrochemicznych, polegających na wyznaczaniu wartości potencjału elektrody wskaźnikowej (roboczej) względem elektrody porównawczej (odniesienia) w funkcji logarytmu stężenia jonów elektroaktywnych. Pomiary są wykonywane w warunkach bezprądowych (w stanie równowagi), dzięki czemu może być stosowane równanie Nernsta:

    Elektroda szklana – najstarsza elektroda jonoselektywna służąca jako elektroda pomiarowa przy oznaczaniu stężenia jonów wodorowych oraz stężenia jednowartościowych kationów. Została skonstruowana w 1908 roku przez polskiego fizyka, Zygmunta Klemensiewicza. Wykonana jest z cienkiej szklanej bańki (grubości około 50–300 µm), wewnątrz której znajduje się elektroda wyprowadzająca zanurzona w wewnętrznym roztworze o stałym składzie. Działanie elektrody (czułej na kationy wodorowe) polega na powstawaniu różnicy potencjałów na szklanej błonie rozdzielającej wewnętrzny roztwór buforowy od badanego roztworu w wyniku tendencji jonów wodorowych do zastępowania kationów metali alkalicznych związanych z grupą anionową −Si−O pochodzącą z rozerwania łańcuchów −O−Si−O−Si−O−. Liczba kationów wodorowych wnikających w szkło jest równa liczbie kationów metalu alkalicznego opuszczających je. Potencjał elektrody wyprowadzającej względem roztworu wewnętrznego elektrody jest stały. Dlatego też potencjał elektrody szklanej zależy tylko od różnicy pH między roztworem zewnętrznym (badanym), a wewnętrznym (elektrody). Potencjał standardowy, standardowy potencjał półogniwa, E° – siła elektromotoryczna ogniwa zbudowanego z odwracalnego półogniwa badanego, zawierającego jony o jednostkowej aktywności, oraz elektrody wodorowej, której potencjał przyjmuje się za równy 0 we wszystkich temperaturach, aby było możliwe określenie potencjału badanej elektrody (lewa strona na schematach). Jeśli badana elektroda jest anodą, to jej potencjał jest ujemny, jeśli natomiast jest katodą to jej potencjał jest dodatni. Potencjał standardowy rozumiany jest również jako wkład elektrody do standardowej siły elektromotorycznej ogniwa.

    Polarografia – część woltamperometrii, elektrochemiczna metoda analityczna polegająca na przyłożeniu liniowo wzrastającego potencjału elektrycznego do kroplowej elektrody rtęciowej będącej elektrodą pracującą z cyklicznie odnawianą się w trakcie pomiaru powierzchnią i rejestracji natężenia prądu płynącego przez nią. Wartość natężenia prądu jest proporcjonalna do stężenia obecnej w roztworze substancji ulegającej utlenieniu lub redukcji. Krzywa zależności natężenia prądu od liniowo rosnącego potencjału, rejestrowana za pomocą aparatu zwanego polarografem, w postaci tzw. krzywej polarograficznej, pozwala zidentyfikować substancję badaną i określić jej stężenie. Orbitrap - analizator masy skonstruowany przez Alexandra Makarova, stosowany w spektrometrach mas. Orbitrap zbudowany jest z dwóch elektrod zewnętrznych i jednej elektrody wewnętrznej pomiędzy którymi poruszają się jony. Elektrody zewnętrzne mają kształt zwężających się na jednym z końców beczek. Elektrody te są ustawione szerszymi końcami do siebie. Wrzecionowata elektroda wewnętrzna umieszczona jest w środku urządzenia, jej oś symetrii pokrywa się z osiami symetrii elektrod zewnętrznych.

    Superparamagnetyzm – zjawisko pojawiające się w niektórych materiałach magnetycznych, które składają się z bardzo małych krystalitów (1-10 nm) (zwanych nanocząstkami). Potencjał redoks (oksydacyjno-redukcyjny, utleniania–redukcji) – miara właściwości utleniających utleniacza lub właściwości redukujących reduktora w reakcjach redoks, czyli zdolności do oddawania lub przyjmowania elektronów przez jony lub cząsteczki. Ilościową miarą tej zdolności jest wartość potencjału (E, Eh [V]) odniesiona do potencjału standardowej elektrody wodorowej (SEW) lub stopień specjalnej skali redoks rH (wartości bezwymiarowe związane z Eh), opracowanej przez Clarka.

    Elektroda jonoselektywna (ang. Ion-Selective Electrode, ISE) – elektroda, której potencjał względem elektrody odniesienia, zmienia się pod wpływem zmian aktywności jonów w badanym roztworze. Najpowszechniej używanymi elektrodami jonoselektywnymi są elektrody wskaźnikowe stosowane w pH-metrii, czułe na jony wodorowe (H).

    Depolaryzator (substancja elektroaktywna) – substancja chemiczna obecna w roztworze elektrolitu, która ulegając procesom utleniania bądź redukcji na powierzchni elektrody, przeciwdziała jej polaryzacji, tj. powoduje zmiany potencjału elektrody w kierunku potencjału równowagowego. Pojęcie depolaryzator jest też często używane w sensie ogólniejszym, jako określenie substancji dodawanej do elektrolitu w celu zapobiegania wszelkim niepożądanym reakcjom elektrodowym.

    Lewodopa (L-DOPA; łac. Levodopum) – naturalny aminokwas, amina katecholowa, powstała w procesie hydroksylacji tyrozyny, na skutek reakcji prowadzonej przez hydroksylazę tyrozynową. Jest prekursorem dopaminy, powodującym zwiększenie stężenia tego neuroprzekaźnika w mózgu. Jest metabolitem pośrednim w szlaku syntezy adrenaliny: Metylofenidat (MPH) – organiczny związek chemiczny, lek o działaniu stymulującym z grupy fenetylamin jest inhibitorem zwrotnego wychwytu dopaminy i noradrenaliny. Używany jest w leczeniu ADHD i narkolepsji oraz przy wyprowadzaniu z narkozy. Znajduje się w grupie II-P na wykazie środków odurzających i substancji psychotropowych.

    Elektroda kombinowana: Po zanurzeniu w roztworze jest ogniwem pomiarowym. Zbudowana jest z elektrody szklanej i elektrody chlorosrebrowej umieszczonej we wspólnej oprawce. Membrana szklana elektrody wykonana jest ze specjalnego szkła o małym oporze i dużej wytrzymałości mechanicznej. Elektroda składa się z części szklanej (wskaźnikowej) zakończonej kulistą banieczką (membraną), której potencjał zależy od pH badanego roztworu oraz części odniesienia zakończonej przeponą o potencjale niezależnym od pH badanego roztworu. Rolę półogniwa odniesienia pełni elektroda chlorosrebrowa, która zanurzona jest w nasyconym roztworze chlorku potasu.

    Dodano: 29.11.2011. 16:37  


    Najnowsze