Ultrasensitiv biosensor kan detektere proteiner, hjælp til kræftdiagnose

Forskere ved Boston College opdagede, at en klynge af kulstofnanorør belagt med et tyndt lag proteingenkendende polymer danner en biosensor, der er i stand til at bruge elektrokemiske signaler til at detektere små mængder proteiner. Denne nye biosensor kan give et afgørende nyt diagnostisk værktøj til påvisning af kræft og andre sygdomme.

nanorør biosensor, beskrevet af Thomas Chiles og hans kolleger i et papir offentliggjort i tidsskriftet Natur nanoteknologi , vist sig i stand til at påvise humant ferritin, det primære jernlagrende protein i celler, og E7 oncoprotein afledt af humant papillomavirus. Yderligere test med calmodulin viste, at sensoren kunne skelne mellem varianter af proteinet, der har forskellige former, ifølge det tværfaglige team af biologer, kemikere, og fysikere, der udviklede sensoren.

Molekylær prægningsteknikker har vist, at polymerstrukturer kan bruges i udviklingen af ​​sensorer, der er i stand til at genkende visse organiske forbindelser, men at genkende proteiner har givet en række vanskelige udfordringer. Dr. Chiles' team brugte arrays af trådlignende nanorør belagt med en ikke-ledende polymerbelægning, der er i stand til at genkende proteiner med subpicogram per liter følsomhed.

Centralt for sensorens funktion er aftryk af proteinmolekylerne i den ikke-ledende polymerbelægning. Fordi aftryk reducerer tykkelsen af ​​belægningen, disse områder af polymeren registrerer et lavere niveau af impedans end resten af ​​polymerisolatoren, når de kommer i kontakt med de ladninger, der er iboende til proteinerne og en ioniseret saltopløsning. Når et proteinmolekyle falder ind i sit spejlbillede, det udfylder tomrummet i isolatoren, lader nanorørene registrere en tilsvarende ændring i impedans, signalerer tilstedeværelsen af ​​proteinet.

Indbinding kan læses i realtid, i stedet for efter dage eller ugers laboratorieanalyse, Det betyder, at nanorørs molekylære prægningsteknikken kan bane vejen for biosensorer, der er i stand til at detektere humant papillomavirus eller andre vira uger hurtigere end tilgængelige diagnostiske teknikker i øjeblikket tillader. I modsætning til at søge efter HPV-antistoffet eller cellemedierede immunresponser efter initial infektion, nanorørsensoren kan spore HPV-proteinet direkte. Ud over, ingen kemisk markør er påkrævet af de etiketfri elektrokemiske detektionsmetoder.

Dette arbejde er beskrevet detaljeret i et papir med titlen, "En nanosensor med molekylært aftryk til ultrafølsom påvisning af proteiner." Et sammendrag af denne artikel er tilgængelig på tidsskriftets hjemmeside.