Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Detecting Cocaine “Naturally”

15.02.2013
Canada-US-Italian research team develops a cocaine biosensor inspired from nature

Since the beginning of time, living organisms have developed ingenious mechanisms to monitor their environment. As part of an international study, a team of researchers has adapted some of these natural mechanisms to detect specific molecules such as cocaine more accurately and quickly. Their work may greatly facilitate the rapid screening—less than five minutes—of many drugs, infectious diseases, and cancers.


University of Montreal

Artist’s rendering: The research team used an existing cocaine biosensor (in green) and revised its design to react to a series of inhibitor molecules (in blue). They were able to adapt the biosensor to respond optimally even within a large concentration window.

Professor Alexis Vallée-Bélisle of the University of Montreal Department of Chemistry has worked with Professor Francesco Ricci of the University of Rome Tor Vergata and Professor Kevin W. Plaxco of the University of California at Santa Barbara to improve a new biosensing nanotechnology. The results of the study were recently published in the Journal of American Chemical Society (JACS).

Toward a new generation of screening tests

"Nature is a continuing source of inspiration for developing new technologies,” says Professor Francesco Ricci, senior author of the study. “Many scientists are currently working to develop biosensor technology to detect—directly in the bloodstream and in seconds—drug, disease, and cancer molecules."

“The most recent rapid and easy-to-use biosensors developed by scientists to determine the levels of various molecules such as drugs and disease markers in the blood only do so when the molecule is present in a certain concentration, called the concentration window,” adds Professor Vallée-Bélisle. "Below or above this window, current biosensors lose much of their accuracy.”

To overcome this limitation, the international team looked at nature: “In cells, living organisms often use inhibitor or activator molecules to automatically program the sensitivity of their receptors (sensors), which are able to identify the precise amount of thousand of molecules in seconds,” explains Professor Vallée-Bélisle. “We therefore decided to adapt these inhibition, activation, and sequestration mechanisms to improve the efficiency of artificial biosensors.”

The researchers put their idea to the test by using an existing cocaine biosensor and revising its design so that it would respond to a series of inhibitor molecules. They were able to adapt the biosensor to respond optimally even with a large concentration window. “What is fascinating,” says Alessandro Porchetta, a doctoral student at the University of Rome, “is that we were successful in controlling the interactions of this system by mimicking mechanisms that occur naturally.”

“Besides the obvious applications in biosensor design, I think this work will pave the way for important applications related to the administration of cancer-targeting drugs, an area of increasing importance," says Professor Kevin Plaxco. “The ability to accurately regulate biosensor or nanomachine’s activities will greatly increase their efficiency.”

References on the study

The research was funded by the Italian Ministry of Universities and Research (MIUR), the Bill & Melinda Gates Foundation Grand Challenges Explorations program, the European Commission Marie Curie Actions program, the U.S. National Institutes of Health, and the Fonds de recherche du Québec Nature et Technologies.

On the Web:
 The article Using Distal-Site Mutations and Allosteric Inhibition To Tune, Extend, and Narrow the Useful Dynamic Range of Aptamer-Based Sensors was published in the Journal of the American Chemical Society.
 The laboratory of Professor Alexis Vallée-Bélisle: www.nanomachineslab.org
 The laboratory of Professor Francesco Ricci: www.francescoriccilab.com
 The laboratory of Professor Kevin Plaxco: http://web.chem.ucsb.edu/~plaxcogroup/

 Université of Montreal Department of Chemistry : www.chimie.umontreal.ca

Notes: The University of Montreal is officially known as Université de Montréal.

Media Contact
Julie Gazaille
Press Attachée, University of Montreal
+ 1 514 343-6796 j.cordeau-gazaille@umontreal.ca

Julie Gazaille | Newswise
Further information:
http://www.umontreal.ca

More articles from Life Sciences:

nachricht A Map of the Cell’s Power Station
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht On the way to developing a new active ingredient against chronic infections
21.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

All articles from Life Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher entwickeln zweidimensionalen Kristall mit hoher Leitfähigkeit

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein neuer Indikator für marine Ökosystem-Veränderungen - der Dia/Dino-Index

21.08.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Kieler Wissenschaft entwickelt exzellentes Forschungsdatenmanagement

21.08.2017 | Informationstechnologie