Selvmontering og kæder af roterende magnetiske partikler

Dr. Park og kolleger rapporterer om en ny biosensionsprotokol baseret på overvågning af ændringer i optisk transmittans af en opløsning, der indeholder selvsamlede kæder af funktionaliserede magnetiske perler, der roteres af et eksternt magnetfelt.

Biosensing baseret på påvisning af magnetiske etiketter giver en hurtig, følsom og billig protokol til medicinsk diagnostik på stedet hvor magnetoresitive sensorer bruges til at detektere magnetiske perler immobiliseret på substrater via biokendelsesprocesser.

Imidlertid, denne fremgangsmåde nødvendiggør flere trin - immobilisering af sondemolekyler, vask for at fjerne uspecifik binding, og så videre - begrænsninger, der begrænser følsomheden, hastighed og omkostninger, og i sidste ende systemets størrelse.

I en alternativ tilgang Sang Yoon Park ved Electronics Inspired Interdisciplinary Research Instiute (EIIRIS), Toyohashi Tech og kolleger ved Tokyo Institute of Technology, rapport om en ny biosensionsprotokol baseret på overvågning af ændringer i optisk transmittans af en opløsning, der indeholder selvsamlede kæder af funktionaliserede magnetiske perler, der roteres af et eksternt magnetfelt. Vigtigere, denne såkaldte homogene metode er hurtig, meget følsom over en lang række koncentrationer og kræver ikke substrater eller magnetiske sensorer.

Længderne af kæder af biotinylerede magnetiske perler, der roterer i en opløsning, steg med tilsætning af komplementære biomolekyler (avidin) til opløsningen, og vigtigere, stigningen i kædelængden var direkte relateret til koncentrationen af ​​avidin tilsat til opløsningen. Denne ændring i længden af ​​kæderne blev målt med høj nøjagtighed ved at overvåge ændringer i den optiske transmission af de roterende kæder i opløsningen. Især optisk transmittans gennem opløsningen afhænger af længderne af de roterende kæder, hvilket igen var relateret til koncentrationen af ​​avidinmolekyler tilsat til opløsningen.

Den eksperimentelle opstilling bestod af tre enkle komponenter:en lyskilde til en ikke-polariseret hvid stråle, en kuvette indeholdende en opløsning af funktionaliserede magnetiske perler, og et kompakt spektrometer. De biotinylerede magnetiske perler, som forskerne brugte, havde en diameter på 250 nm, og bestod af superparamagnetiske partikler indlejret i en polymermatrix. Polymeroverfladen var dækket med biotinbiomolekyler, og koncentrationen af ​​avidin tilsat til opløsningen blev målt ved at påføre et roterende magnetfelt på kuvetten og overvåge optisk transmission af opløsningen, når målmolekylet (avidin) blev tilsat til opløsningen.

På 30 sekunder, forskerne bestemte kvantitativt koncentrationen af ​​avidin tilsat til opløsningen med en følsomhed på 100 pM og et dynamisk område på mindst fire størrelsesordener. Denne protokol er en hurtig, meget følsom, billige og homogene midler til kvantificering af biokendelsesprocesser.