Onderzoekers hebben magnetische nanotechnologie toegepast, die eerder als kankerscherm werd gebruikt, om de eerste praktische test langs de wegkant voor marihuanaintoxicatie te ontwikkelen.
In november zullen verschillende staten stemmen of ze het gebruik van marihuana willen legaliseren. Ze sluiten zich aan bij de ruim twintig staten die al een bepaalde vorm van cannabisgebruik toestaan. Hierdoor is er behoefte ontstaan aan effectieve instrumenten waarmee de politie ter plekke kan vaststellen of mensen onder invloed rijden.
Terwijl de politie mogelijke hulpmiddelen uitprobeert, is gebleken dat geen enkel apparaat dat momenteel op de markt is, zo snel een nauwkeurige meting van de marihuana-intoxicatie van een bestuurder geeft als een blaastest de alcoholintoxicatie meet. THC, het krachtigste psychoactieve middel van de drug, wordt vaak gescreend in bloed- of urinetests in laboratoria, wat niet erg nuttig is voor een officier in het veld.
Het nieuwe apparaat zou kunnen functioneren als een praktische “potalysator”, omdat het niet alleen snel de aanwezigheid van THC in iemands speeksel kan detecteren, maar ook de concentratie ervan kan meten.
Onder leiding van Shan Wang, hoogleraar materiaalkunde en -techniek en elektrotechniek, heeft het team van Stanford University een mobiel apparaat gemaakt dat magnetische biosensoren gebruikt om kleine THC-moleculen in speeksel te detecteren. Agenten konden met een wattenstaafje een spuugmonster verzamelen en de resultaten in slechts drie minuten op een smartphone of laptop lezen.
Onderzoekers die het ‘potalyzer’-probleem aanpakken, hebben zich vooral op speeksel gericht omdat het testen ervan minder invasief is en omdat THC in speeksel mogelijk beter correleert met stoornissen dan THC in urine of bloed. De grote uitdaging is dat deze spittests gebruikt kunnen worden om superkleine concentraties THC te detecteren. Sommige staten hebben geen vaste limiet voor THC in het lichaam van bestuurders, terwijl andere een limiet stellen van 0 of 5 nanogram (een miljardste van een gram) per milliliter bloed.
Het apparaat van Wang kan concentraties THC detecteren in het bereik van 0 tot 50 nanogram per milliliter speeksel. Hoewel er nog steeds geen consensus bestaat over hoeveel THC in het systeem van een bestuurder te veel is, hebben eerdere onderzoeken een grenswaarde tussen 2 en 25 ng/ml gesuggereerd, ruim binnen de mogelijkheden van Wang's apparaat.
De onderzoekers bereikten deze precisie door gebruik te maken van het gedrag van magnetisme in nanodeeltjes, die slechts enkele tientallen miljardsten van een meter meten.
De Wang-groep doet al jaren onderzoek naar magnetische nanotechnologie en gebruikt deze om uiteenlopende problemen aan te pakken, zoals in vitro kankerdiagnostiek en magnetische informatieopslag. In dit geval combineren ze magnetische nanotechnologie met de beproefde biochemische techniek van de immunoassay. Immunoassays detecteren een bepaald molecuul in een oplossing door een antilichaam te introduceren dat alleen aan dat molecuul zal binden.
Hoe de test werkt
In de test wordt speeksel gemengd met THC-antilichamen, die zich binden aan eventuele THC-moleculen in het monster. Vervolgens wordt het monster op een wegwerpbare chipcartridge geplaatst, die magnetoresistieve (GMR) sensoren bevat die vooraf zijn gecoat met THC, en in de draagbare lezer worden geplaatst.
Dit zet een ‘competitie’ in gang tussen de THC die vooraf op de sensor is aangebracht en de THC in het speeksel om zich te binden met de antilichamen; hoe meer THC in het speeksel, hoe minder antilichamen beschikbaar zullen zijn om zich aan de THC op het sensoroppervlak te binden.
Het aantal antilichamen gebonden aan THC-moleculen op de sensor vertelt het apparaat hoeveel antilichamen de THC in het monster heeft verbruikt, en dus hoeveel THC-moleculen in het monster aanwezig waren.
Vervolgens worden magnetische nanodeeltjes, speciaal gemaakt om alleen aan de antilichamen te binden, in het monster gebracht. Elk nanodeeltje bindt zich aan een THC-antilichaampaar als een kleverig baken, maar alleen de moleculen op het sensoroppervlak zullen dichtbij genoeg zijn om de GMR-biosensoren in de lezer te activeren. Het apparaat gebruikt vervolgens Bluetooth om de resultaten door te geven aan het scherm van een smartphone of laptop.
“Voor zover wij weten is dit de eerste demonstratie dat GMR-biosensoren kleine moleculen kunnen detecteren”, schrijft Wang in een artikel waarin hij het apparaat beschrijft. Analytische scheikunde.
Andere medicijnen ook
Het platform heeft potentieel nut buiten THC. Net als bij THC kunnen de GMR-biosensoren in het apparaat elk klein molecuul detecteren, wat betekent dat het platform ook kan testen op morfine, heroïne, cocaïne of andere drugs.
Met 80 ingebouwde sensoren zou de GMR-biosensorchip zelfs een enkel monster kunnen screenen op meerdere stoffen. Het team heeft al geprobeerd om morfine te screenen, met veelbelovende resultaten.
Studenten werken momenteel aan het creëren van een gebruiksvriendelijke vormfactor voor het apparaat, dat veldtests moet ondergaan en moet worden goedgekeurd door toezichthouders voordat het door de politie kan worden ingezet.
Nog iets dat zou moeten gebeuren voordat het apparaat nuttig zou zijn voor de rechtshandhaving: staatswetten moeten limieten stellen aan de concentratie THC die is toegestaan in het speeksel van een bestuurder.
Ook hier zou het nieuwe apparaat nuttig kunnen zijn. De volgende generatie van het apparaat zou bijvoorbeeld zowel het bloed als het speeksel van een persoon kunnen screenen om inzicht te krijgen in de correlatie tussen het THC-niveau in het bloed en het THC-niveau in het speeksel bij dezelfde mate van intoxicatie.
Bron: Carrie Kirby voor Stanford University
Verwante Boeken
at InnerSelf Market en Amazon
