简单的检测可以预防与氟相关的疾病

fluoride testing in Costa Rica博士生Matthew Verosloff在哥斯达黎加测试该系统。

美国西北大学合成生物学家开发了一种简单、廉价的新检测方法,可以检测出饮用水中氟化物的危险水平。

制造成本只有几便士,这个系统只需要滴灌和轻弹:将一小滴水滴滴入准备好的试管中,轻弹试管一次,使其混合,然后等待。如果水变成黄色,那么氟化物的含量就超标了——超过了环保局最严格的监管标准。

这种方法与目前的检测方法截然不同,目前的检测方法要花费数百美元,而且往往需要专业的科学知识才能使用。

研究人员在西北大学的实验室和哥斯达黎加的实地对该系统进行了测试,哥斯达黎加的伊拉苏火山附近有丰富的氟化物。长期大量摄入氟化物会导致氟骨症,这是一种使骨骼和关节变硬的痛苦症状。

Julius Lucks朱利叶斯挚

美国人倾向于认为小剂量的氟化物可以增强牙齿的健康。但在世界其他地方,特别是非洲、亚洲和中美洲的部分地区,氟化物的自然含量达到了危险的水平。

“在美国,我们一直听说氟化物,因为它存在于牙膏和市政供水中,”西北大学的Julius Lucks说,他是该项目的负责人。“它会生成氟化钙,这是一种非常坚硬的物质,所以它能强化我们的牙釉质。但超过一定水平,氟化物也会使关节变硬。在美国,这基本上不是问题,但在其他国家,如果没有得到确认和解决,这可能会成为一个削弱力量的问题。”

这项研究上周(12月12日)发表在ACS合成生物学杂志的网站上。

Lucks是麦考密克工程学院化学和生物工程副教授,也是西北大学合成生物学中心的成员。这项工作是与麦考密克化学和生物工程教授兼合成生物学中心主任迈克尔·朱特合作完成的。研究生Walter Thavarajah、Adam Silverman和Matthew Verosloff带头进行了这项研究。

现场试验成功

氟化物是一种自然存在的元素,可以从基岩渗入地下水。在火山灰中也发现了氟化物,尤其是在火山周围地区。

我们想让它成为最需要帮助的人的一个简单、实用的解决方案。Julius Lucks是一位6031年合成生物学家

哥斯达黎加是三个火山山脉系统的故乡,在这里进行实地测试似乎是很自然的。Matthew Verosloff是Lucks实验室的博士生,他前往哥斯达黎加采集了各种水样——从泥坑、池塘和沟渠中。

“在这些现场样品上的每一次测试都是有效的,”Lucks说。“它能在实验室中发挥作用令人兴奋,但更重要的是知道它能在实地发挥作用。”我们想让它成为最需要帮助的人的一个简单、实用的解决方案。我们的目标是让每个人都能监测自己的水中是否存在氟化物。”

它是如何工作的

尽管该装置使用简单,但所制备的试管中包含了复杂的合成生物学反应。Lucks花了数年时间来研究RNA折叠机制。在他的新试验中,他让这种折叠机制发挥了作用。

fluoride water test

“RNA折叠到一个小口袋里,等待一个氟离子,”他解释说。“离子可以完美地放进那个口袋。如果离子出现,RNA就会表达一种使水变黄的基因。如果离子没有出现,RNA就会改变形状,停止这个过程。这简直就是一个开关。”

根据Lucks的说法,生物体已经在自然界中完成了这一功能。“氟化物对细菌是有毒的,”他说。“他们利用RNA来检测细胞中的氟化物,然后制造出一种蛋白质,将其排出体外并进行解毒。”

Lucks的系统以同样的方式工作。但他的试验产生的不是蛋白泵,而是一种能产生黄色色素的蛋白酶,因此人们只需简单地看一眼就能看到结果。

Lucks的团队将RNA反应冷冻干燥,使其看起来像一个小棉球,然后将其放入试管中。在这种形式下,反应是安全的,并且是耐储存的。试管里有一个小吸管。当移液管置于水中时,它能准确地吸收20微升的水——这只是使反应重新水化所需要的那一小滴。从那里,它花费两个小时得到一个结果,Lucks打算在未来的迭代中加速。

“我们目前仅限于检测氟化物,”该论文的第一作者萨瓦拉贾(Thavarajah)说。“但我们正在尝试设计其他rna来检测各种目标。”

这项研究“接入点环境氟化物通过riboswitch-based游离生物传感器检测,“是空军研究实验室支持的卓越中心的高级Bioprogrammable纳米材料(批准号fa8650 – 15 – 2 – 5518),戴维和露西尔帕卡德基金会,美国国家科学基金会(职业生涯1452441)和卡米尔德雷福斯Teacher-Scholar程序。

相关文章

  • 看RNA折叠
  • 揭示RNA折叠背后的原理
主题:工程学,全球健康,麦考密克工程学院,研究,技术

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.northwestern.edu/stories/2019/12/simple-test-could-prevent-fluoride-related-disease/

https://petbyus.com/20536/