Kemikere udvikler innovative nanosensorer til flere proteiner

Kemikere ved Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) har udviklet en ny metode til parallel proteinanalyse, dvs. i princippet, i stand til at identificere hundredvis eller endda tusinder af forskellige proteiner. Det kan bruges til at opdage tilstedeværelse af vira og identificere deres type i små prøver. På samme tid, det er meget omkostningseffektivt og hurtigt.

"Vi ser mulige anvendelser af denne teknik i medicin, hvor den kan bruges, for eksempel, til hurtig diagnose af en lang række sygdomme. Det ville være næsten lige så let at bruge som en graviditetsteststrimmel, "sagde professor Carsten Sönnichsen fra Institut for Fysisk Kemi. Testen går ud på at placere en lille dråbe blod, spyt, eller anden kropsvæske på en lille teststrimmel, som derefter placeres i en enhed udviklet på JGU Institute of Physical Chemistry. Denne enhed er i stand til at identificere de specifikke proteiner i væsken og gør det således muligt hurtigt og pålideligt at skelne mellem harmløse mikroorganismer og farlige patogener.

For at opdage de mange forskellige stoffer, der findes i en lille prøve, sensorerne skal være så små som muligt, helst størrelsen på nano-partikler. Sönnichsens team af forskere har designet en sensor, der ikke er større end hovedet på en nål, men i stand til at udføre hundrede forskellige individuelle test på en overflade, der kun er på en tiendedel af en kvadratmillimeter i areal. 'Teststrimlerne' består af kapillarrør af glas, der har guld nanopartikler som sensorelementer på deres indre overflader. "Vi forbereder først vores nano-partikler ved hjælp af korte DNA-tråde, som hver især binder sig til en bestemt type proteiner, "forklarede Janak Prasad, der udviklede funktionaliseringsmetoden. Når et protein lægger til med en af ​​disse særlige DNA -tråde, kaldet aptamers, den tilsvarende nano-partikel ændrer sin farve. Farveændringerne kan detekteres ved hjælp af et spektrometer. Til dette formål, kapillarrørene placeres under et mikroskop designet, konstrueret, og forsynet med den nødvendige software af det Mainz-baserede team af kemikere.

"Vi demonstrerer en ny tilgang til et multiplekset assay, der detekterer flere proteiner samtidigt ved at lade en væske strømme forbi de tilfældigt placerede guldnano-stænger, "forklarede Christina Rosman, første forfatter til undersøgelsen. Teamet fra JGU's Institute of Physical Chemistry brugte fire forskellige målproteiner til at demonstrere det nye koncepts levedygtighed, dets evne til at detektere koncentrationer i det nanomolære område, og mulighed for at genbruge sensorerne til mere end én analyse. "Vi ser potentialet til at udvide vores metode til samtidig påvisning af hundredvis eller endda tusinder af forskellige målstoffer, "hævder forfatterne i deres artikel, der blev offentliggjort i tidsskriftet juni 2013 Nano bogstaver . Billig serieproduktion af sensorerne er mulig, hvis der bruges avancerede nanofremstillingsmetoder, såsom nanotryk eller optisk fangst.

Der er mange mulige anvendelser af en test for flere mål i en enkelt procedure. Lavprissensorerne kunne direkte bruges af læger i deres praksis for at opdage og diskriminere forskellige typer influenzavirus, som deres patienter kunne blive inficeret med. Ud over, teknikken ville også være egnet til at påvise tilstedeværelsen af ​​toksiner i miljøet eller i fødevarer, især i væsker som mælk eller babymad, eller tilstedeværelsen af ​​doping eller andre ulovlige stoffer.