Forscher der North Carolina State University haben eine neue Generation leistungsstarker DNA-Aptamer und hochpräziser Drogensensoren für Kokain und andere Opioide entwickelt. Die Sensoren sind drogenspezifisch und können Spuren von Fentanyl, Heroin und Kokain erkennen – selbst wenn diese Drogen mit anderen Drogen oder mit Schnitt- und Verfälschungsmitteln wie Koffein, Zucker oder Procain gemischt sind. Die Sensoren könnten weitreichende Vorteile für Gesundheitspersonal und Strafverfolgungsbehörden haben.
„Diese Arbeit kann notwendige Aktualisierungen aktuell verwendeter Tests liefern, sowohl im Gesundheitswesen als auch bei der Strafverfolgung“, sagt Yi Xiao, außerordentlicher Professor für Chemie an der NC State und korrespondierender Autor von zwei Studien, die die Arbeit beschreiben.
„Zum Beispiel basieren Drogentests, die derzeit von den Strafverfolgungsbehörden durchgeführt werden, immer noch auf chemischen Tests, die vor einem Jahrhundert entwickelt wurden und wenig spezifisch sind, was bedeutet, dass sie auf Verbindungen reagieren, die möglicherweise nicht die gesuchte Droge sind“, sagt Xiao.
„Und der bestehende Aptamer-Test für Kokain ist nicht empfindlich und spezifisch genug, um klinisch relevante Mengen der Droge in biologischen Proben wie Blut nachzuweisen. Die von uns entwickelten Sensoren können Kokain im Blut in nanomolaren statt mikromolaren Konzentrationen nachweisen, was eine 1.000-fache Verbesserung der Empfindlichkeit darstellt.“
In zwei Studien, die im Journal of the American Chemical Society (JACS) und JACS Au erschienen , leitete Xiao ein Team, das Aptamer-basierte Sensoren für Kokain, Heroin, Codein, Fentanyl und andere illegale Drogen entwickelte.
Ein Aptamer ist ein kurzer DNA– oder RNA-Einzelstrang, der mit hoher Affinität an ein bestimmtes Molekül bindet, was bedeutet, dass er sich nicht an andere als das interessierende Molekül bindet. Die Forscher beginnen die Suche, indem sie das gewünschte Molekül – zum Beispiel Kokain – zu einer Mischung aus Hunderten Billionen randomisierten DNA-Sequenzen hinzufügen. Dann sehen sie, welches Aptamer an das Molekül bindet.
Xiaos Team verwendete das Kokain-Aptamer, um Kokain im Blutserum in Konzentrationen von 10 Nanomolar (entspricht 30 Nanogramm pro Milliliter oder 30 Teilen pro Milliarde) nachzuweisen, eine 1.000-fache Verbesserung gegenüber dem besten vorherigen Aptamer-Test, der nur 10 Mikromolar nachweisen kann Kokain in 50 % Serum.
DOI: 10.1021/jacs.3c11350
