Biosensor med antistoffer fra mus afslører vandforurening

En ny biosensor kan detektere forurening i havene meget hurtigere og billigere end eksisterende teknologier.

Den nye sensor, der er baseret på antistoffer, er lille og solid nok til at blive brugt fra eksempelvis en båd, ifølge udviklerne fra Virginia Institute of Marine Science.

Forskerne har testet biosensoren i Elizabeth River i forbindelse med en forurening med de kræftfremkaldende polycykliske aromatiske hydrocarboner (PAH'er), der er et biprodukt af anvendelse af creosot til behandling af pæleværk.

Disse celler udskiller antistoffer, der kan genkende PAH'er. Cellerne er forstørret 100 gange under grøn fluorescens lys. (Foto: Candace Spier) Illustration: Candace Spier

Testen viste, at sensoren kan analysere vandprøver på under ti minutter og detektere forurening på et niveau så lavt som et par milliardtedele. På den måde kunne de kvantificere PAH-koncentrationen og dermed vandkvaliteten rundt om forureningsområdet.

De målte PAH koncentrationer helt ned til 0,3 til 3,2 milliardtedele og viste, at koncentrationen faldt des længere væk fra forureningskilden de kom. Og de kunne hurtigt kortlægge forureningen på et næsten 900 hektar stort område.

I Yorktown Creek målte de også PAH, der kommer fra udvaskning fra veje og jord. De viste, at PAH-niveauerne i vandet topper med en koncentration på 4,4 milliardtedele en til to timer efter det starter med at regne.

Resultaterne fra felten blev senere sammenlignet med analyser i et massespektrometer ved VIMS og det viste, at den nye biosensor er lige så præcis som den dyre, langsomme maskine i laboratoriet.

Antistoffer fra mus

Sensoren er baseret på antistoffer, der er proteiner produceret af immunsystemet hos mennesker og andre pattedyr, da de har en stor evne til at genkende bestemte molekyler - som f.eks. virus.

I dette tilfælde har forskerne bare kombineret PAH's og andre forureningsstoffer med proteiner og udsat mus for dem, hvilket har givet en reaktion i immunforsvaret ligesom ved almindelige vaccinationer. Dermed har musene dannet antistoffer mod forureningsstofferne og disse antistoffer har forskerne så produceret store mængder af til sensorerne.

Dette har de gjort ved i kulturer at dyrke lymfocytter, der producerer det ønskede antistof, så de har store mængder inden for et par uger. Udover PAH har forskerne bl.a. også fået dannet antistoffer mod TNT og TBT, som både males med.

I sensoren bliver det så oversat til et elektrisk signal, når antistofferne binder med et forureningsstof.

Kan afsløre olieforurening

Forskerne foreslår at biosensorerne for eksempel kan placeres tæt på olieboringer, for så ville man straks få besked, hvis der var et olieudslip.

»Vores biosensor kombinerer kraften i immunsystemet med følsomheden i banebrydende elektronik. Det lover om stort potentiale for real-time detektion og overvågning af olieudslip og andre udslip af forurening i det marine miljø,« siger Mike Unger fra VIMS.

Resultaterne fra forskernes test af biosensoren er publiceret i tidsskriftet Environmental Toxicology and Chemistry.