Forskerhold udvikler proteinbaseret mikrokapsel til point-of-care diagnostik
Aptamerer, de nukleinsyrebaserede biosensorer med evnen til at binde specifikke proteiner eller små molekyler, tilbyder en måde at identificere målmolekyler uden kompleksiteten af analytiske apparater. Selvom de i stigende grad bruges i diagnostiske applikationer til forskellige sygdomme, er deres potentiale som effektive sensorer for kræft særligt bemærkelsesværdige, fordi tidlig påvisning af kræft kan føre til en helbredelsesrate på over 90 %.
Imidlertid står aptamerer over for kritiske begrænsninger, da de er modtagelige for nedbrydning eller aggregering af nukleaser eller ladede proteiner til stede i biologiske prøver såsom blod eller spyt. Dette gør det udfordrende at bruge dem direkte i kliniske prøver uden først at fjerne disse molekyler. For nylig løste et team af forskere fra Pohang University of Science and Technology (POSTECH) dette problem ved hjælp af en proteinbaseret mikrokapsel.
Forskerholdet ledet af professorerne Seung Soo Oh og Sungwook Woo og Ph.D. kandidat Jinmin Kim fra Institut for Materialevidenskab og Teknik ved POSTECH udviklede et aptamer-sensorsystem, der giver mulighed for hurtig detektion af målmolekyler direkte fra biologiske prøver, hvilket eliminerer behovet for forbehandlingsprocesser. Denne forskning er blevet offentliggjort i Biosensors and Bioelectronics .
I denne forskning skabte holdet sfæriske mikrokapsler kaldet proteinosomer baseret på selvsamling af protein-polymer amfifiler. Mikrokapslen blev designet til at indeholde en aptasensor baseret på en strukturskiftende aptamer, der reagerer med målmolekyler for at producere et fluorescerende signal øjeblikkeligt, og dens overflade er sammensat af en størrelsesselektiv semipermeabel membran, der selektivt tillader kun små målmolekyler at passere. igennem og effektivt blokerer for indtrængen af større skadelige proteiner.
Resultaterne viste, at den optimale ydeevne af aptasensoren til måldetektion blev fuldt ud bevaret selv i ikke-behandlede biovæsker, hvilket muliggjorde effektiv og hurtig påvisning af målmolekyler såsom østradiol, et vigtigt kvindeligt hormon forbundet med cancer i reproduktive organer, dopamin, en neurotransmitter der er tegn på Parkinsons eller Alzheimers sygdom og kokain, et kontrolleret stof, der ofte kræver hurtig påvisning på stedet.
Kapslerne udviklet af forskerne demonstrerede robust beskyttelse mod skadelige proteiner.
For eksempel forblev aptasensorer inde i mikrokapslerne ubeskadigede i 18 timer i højt koncentrerede nukleaseopløsninger, omkring 300.000 gange det normale serumniveau. Ved at udnytte den egenskab, at hver kapsel fungerer som en uafhængig 'reaktionsbeholder', demonstrerede forskerne desuden den uafhængige drift af flere aptasensorer i den samme blanding, hvilket muliggør samtidig realtidsføling af flere målmolekyler og overvågning af deres respektive koncentrationsændringer.
Professor Seung Soo Oh, der ledede forskningen, forklarede:"Ved at integrere prøveseparation og måldetektion har vi været banebrydende for en ny, lille molekyle point-of-care biosensorteknologi, der er direkte anvendelig til biologiske prøver såsom serum. Denne platform har potentialet til at revolutionere medicin, der spænder over tidlig sygdomsdetektion og personlig behandling."
Ph.D. kandidat Jinmin Kim sagde:"Den proteinosom-baserede sanseplatform er et alsidigt system, fordi det kan udvides til sensorer for forskellige målmolekyler ved blot at ændre aptasensoren indeni."
Flere oplysninger: Jinmin Kim et al., Aptasensor-indkapslende semipermeable proteinosomer til direkte måldetektion i ikke-behandlede biovæsker, Biosensorer og Bioelektronik (2024). DOI:10.1016/j.bios.2024.116062
Leveret af Pohang University of Science and Technology
Varme artikler
-
Flat bor er en superlederElektroner med modsat momenta og spins parres via gittervibrationer ved lave temperaturer i todimensionel bor og giver det superledende egenskaber, ifølge ny forskning af teoretiske fysikere ved Rice -
Fluorerede interfase understøtter vandbaseret zinkbatteriKredit:A. James Clark School of Engineering, University of Maryland Et forskerhold ved University of Maryland (UMD) Department of Chemical and Biomolecular Engineering (ChBE) har opnået endnu et g -
Undersøgelse kaster lys over interaktioner, der ændrer den måde, varme og elektricitet bevæger s…Kredit:Massachusetts Institute of Technology Ny forskning giver indsigt i, hvordan krystaldislokationer - en almindelig type defekt i materialer - kan påvirke elektrisk og varmetransport gennem kr -
En nervemiddel modgift, der kunne tages før et angrebKredit:American Chemical Society Nerveagenter er molekylære våben, der invaderer kroppen og saboterer en del af nervesystemet, forårsager frygtelige symptomer og nogle gange død inden for få minut
- Smart timing får computere til at producere mindre varme - selv under Landauers grænse
- Tab af levesteder er den største trussel mod australske arter
- Hvordan teleskoper fungerer
- Højtrykseksperimenter løser meteoritmysteriet
- Hvordan planetariske tåger får deres former
- Sådan finder du det halve ækvivalenspunkt i en titrationsgraf