Nanopartikkelit loistavat kokoveritestauksessa ja solukuvantamisessa (Väitös FM Riikka Arppe, 28.8., biotekniikka)
Harvinaisia maametalleja sisältävät, käänteisviritteiset nanopartikkelileimat soveltuvat kokoveritestaukseen ja kuvantamiseen perustuvaan diagnostiikkaan. Mahdollisuuden todensi filosofian maisteri Riikka Arppe väitöstutkimuksessaan. Arppen mukaan nanokokoisten partikkelileimojen avulla voidaan havaita hyvin pieniä analyyttipitoisuuksia verinäytteestä entistä vaivattomammin tai mitata esimerkiksi syövän aiheuttamaa solunsisäistä happamuutta.
Turun yliopiston tiedote 20.8.2015
Arppen väitöskirjatutkimuksen pääosassa olivat harvinaisia maametalleja sisältävät, epäorgaaniset, käänteisviritteiset nanopartikkelit. Niillä on ainutlaatuinen kyky tuottaa korkeampienergistä näkyvää valoa, kun niitä viritetään matalaenergisellä infrapunavalolla. Valo voidaan havaita helposti, sillä muut luonnon materiaalit eivät kykene tuottamaan häiritsevää taustaluminesenssia käänteisvirityksellä. Nämä leimat mahdollistavat siis hyvin pienien analyyttipitoisuuksien mittaamisen myös hankalista näytteistä.
– Tavanomaiset luminoivat leimat viritetään korkeaenergisellä ultraviolettivalolla, joka on vahingollista muun muassa soluille ja aiheuttaa hyvin voimakasta taustaluminesenssia. Nämä tekijät rajoittavat tällaisten leimojen käyttöä biologisten näytteiden tutkimisessa, Arppe kertoo.
Häiritsevän taustaluminesenssin puute ja infrapunavalon hyvä läpäisevyys mahdollistavat käänteisviritteisten nanopartikkeleiden käytön solujen tai kudosten kuvantamiseen perustuvassa diagnostiikassa. Väitöstutkimuksessa kehitettiin yksinkertainen kemiallinen sensori solunsisäisen epänormaalin happamuuden tutkimiseen kuvantamalla nanopartikkeleiden tuottamaa käänteisviritteistä fotoluminesenssia.
Lisäksi nanopartikkeleita käytettiin mallianalyyttina toimineen foolihapon pitoisuuden mittaamiseksi suoraan kokoverestä yksinkertaisella ”sekoita ja mittaa” -tyyppisellä määrityksellä.
– Edes kokoverinäytteen voimakas punainen väri ei häiritse mittaustulosta, sillä nanopartikkeleiden tuottamaa valoa havaitaan aallonpituuksilla, jotka biologisissa materiaaleissa ovat läpinäkyviä, Arppe sanoo.
Kun analyytti voidaan mitata suoraan kokoverestä, ei punasoluja tarvitse erotella näytteestä, mikä nopeuttaa ja yksinkertaistaa näytteenkäsittelyä. Lisäksi ”sekoita ja mittaa” -tyyppiset määritykset mahdollistavat hyvin nopean analyysin yksinkertaisella laitteistolla, jonka käyttöön ei tarvita asiantuntemusta. Käänteisviritteisillä nanopartikkeleilla kehitetyt määritykset soveltuvat siis niin sanottuun vieritestaukseen lääkärin toimistossa tai ambulanssissa, tai kehittyvien maiden diagnostiikkaan.
Väitöskirjatyössä tartuttiin lisäksi nanopartikkelien käsittelyyn liittyviin teknisiin haasteisiin ja tutkittiin myös niiden fotoluminesenssin kirkkautta eri ympäristöolosuhteissa.
***
Perjantaina 28. elokuuta 2015 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (Pha1-auditorio, PharmaCity, Itäinen Pitkäkatu 4) julkisesti tarkastettavaksi filosofian maisteri Riikka Arppen väitöskirja Photon Upconverting Nanophosphors: Unique Reporters for Optical Biosensing (Käänteisviritteiset nanopartikkelit: ainutlaatuisia optisia merkkiaineita biosensoreihin). Virallisena vastaväittäjänä toimii professori Dmitri Papkovsky University College Corkista Irlannista ja kustoksena professori Tero Soukka Turun yliopistosta.
Riikka Arppe on suorittanut ylioppilastutkinnon 2003 Posion lukiossa ja filosofian maisterin tutkinnon 2011 Turun yliopistossa. Väitös kuuluu analyyttisen biotekniikan alaan.
Väitöskirjan myynti: https://utushop.utu.fi/p/1301-photon-upconverting-nanophosphors-unique-reporters-for-optical-biosensing/