Ser man nærmere på ujævnt ladede biomolekyler

I klinisk diagnostik, det er afgørende at overvåge biomolekyler på en enkel, hurtig og følsom måde. Klinikere overvåger oftest antistoffer, fordi disse små proteiner binder sig til antigener, eller fremmede stoffer, vi står over for hver dag. De fleste biomolekyler, imidlertid, har komplicerede ladningskarakteristika, og sensorresponsen fra konventionelle carbon nanorørsystemer kan være uberegnelig. Et team i Japan afslørede for nylig, hvordan disse systemer fungerer, og foreslog ændringer for dramatisk at forbedre detektering af biomolekyler. De rapporterer deres fund i Journal of Applied Physics .

Disse forskere demonstrerede en ny teknik til at opdage, måle og analysere biomolekyler med inhomogene ladningsfordelinger ved at justere opløsningen, hvori de overvåger biomolekylet. De brugte carbon nanorør tyndfilmstransistorer (CNT-TFT'er) til at nulstille den nøjagtige mængde af et specifikt biomolekyle i en prøve.

CNT-TFT-biosensorer bruger immunantistofreceptorer kaldet aptamerer til at detektere nettoelektrisk ladning af den del af målmolekylet. Efter at forskere har identificeret et molekyle, et antistof fremstilles for at vedhæfte det i opløsning. Det antistof forbinder derefter til en aptamer på en tynd film af carbon nanorør, der konverterer forbindelsen til et elektrisk signal til sensordetektion. Med dette forbedrede sensorrespons, forskere kan bestemme Debye -længden, eller afstanden mellem en punktladning og molekylet, at kortlægge et molekyls ujævne ladningsfordelinger.

Gruppen opdagede, at de var nødt til at se på, hvordan ladningerne blev fordelt tæt på et molekyls overflade for at forstå den komplicerede adfærd i sensorsignalet. "På trods af at det er det samme målmolekyle, sensorreaktionens polariteter er helt forskellige fra positive eller negative, "sagde Ryota Negishi, en forfatter på papiret.

"Vi opnåede forbedringen af ​​det dynamiske område ved at bruge lav koncentration af bufferopløsning, "Sagde Negishi." Som følge heraf, vi præciserede mekanismen for kompliceret sensorrespons, som ikke er blevet afklaret i tidligere rapporter. "

Mange forskellige funktioner i et eksperiment kan påvirke et molekyls Debye -længde, så disse resultater viser løfte om yderligere kontrol af sensorer og ændring af deres dynamiske område.

Næste, Negishi og hans kolleger håber at finde en måde at bruge deres fund i mere virkelige scenarier. "Til praktisk anvendelse, det er vigtigt at udvikle en sanseteknologi, der kan detekteres under høje koncentrationsforhold tæt på blod. "