eng
Просмотры: 268
04.04.2023
Мы уже освещали ряд исследований по изучению ДНР-оригами. Новые результаты создают платформу для более эффективных, селективных и чувствительных ДНК-биосенсоров, которые могут быть использованы для обнаружения различных патогенов и заболеваний.
Электрохимические ДНК-биосенсоры имеют большие перспективы для мониторинга различных заболеваний. Область их применения обширна: от целевых ДНК-аналитов, таких как бактериальные гены и опухолевые последовательности, до клинически значимых концентраций биомаркеров SARS CoV-2.
Однако достижение надлежащей чувствительности и селективности таких систем и их перенос из лаборатории в клиническую среду является сложной задачей, поскольку эти подходы часто включают сложные химические реакции, электрохимическое маркирование, технически сложные материалы или многоэтапную обработку. Группа исследователей из Университета Аалто (Финляндия) и Университета Стратклайд (Глазго, Великобритания) нашла способ значительно повысить чувствительность электрохимических ДНК-датчиков, используя модульные наноструктуры ДНК в качестве их новых компонентов. Исследователи объединили традиционные методы создания датчиков на основе ДНК с программируемыми структурами ДНК-оригами для создания безметочного датчика со значительно увеличенной селективностью и чувствительностью обнаружения.
Схема работы ДНК-биосенсора: электродная система, погруженная в раствор аналита, в котором находится чувствительный электрод, покрытый одноцепочечными нитями ДНК-зонда, комплементарными к одноцепочечным последовательностям целевой ДНК. Когда целевая нить связывается и гибридизуется с нитью зонда, электрические заряды вблизи электрода слегка перемещаются, что приводит к изменению электрохимического сигнала.
Учёные оснастили ДНК-оригами нитями захвата мишени, которые могут эффективно и избирательно связываться с одним концом последовательности мишени, в то время как другой конец мишени связывается с нитями зонда. Таким образом, создан сэндвич-подобный комплекс, в котором целевая нить оказывается зажатой между электродом и ДНК-оригами. В этом случае вместо регистрации небольшого изменения сигнала при связывании мишени можно наблюдать усиленный эффект из-за присутствия сравнительно большой ДНК-оригами.
Был обнаружен фрагмент гена бактерии с устойчивостью к антибиотикам. Эта мишень была селективно извлечена из сложного раствора, содержащего различные типы одноцепочечной ДНК, от коротких нитей и фрагментов до длинной циркулярной ДНК. С помощью ДНК-биосенсора удалось надежно обнаружить в 100-1000 раз меньшие концентрации мишени, чем при использовании традиционных методов. Сочетая уже традиционное универсальное ДНК-оригами, с, например, с печатаемыми одноразовыми электродами, появилась возможность создания безметочных сенсорных платформ с высокой чувствительностью и специфичностью. Это открывает перед этой технологией путь к массовому производству и широкому применению в качестве устройств для оказания медицинской помощи. В настоящее время ведется совместная работа с Университетом Стратклайда по модернизации сенсорной установки для использования с различными видами биомаркеров.
По материалам: https://www.technology.org
Однако достижение надлежащей чувствительности и селективности таких систем и их перенос из лаборатории в клиническую среду является сложной задачей, поскольку эти подходы часто включают сложные химические реакции, электрохимическое маркирование, технически сложные материалы или многоэтапную обработку. Группа исследователей из Университета Аалто (Финляндия) и Университета Стратклайд (Глазго, Великобритания) нашла способ значительно повысить чувствительность электрохимических ДНК-датчиков, используя модульные наноструктуры ДНК в качестве их новых компонентов. Исследователи объединили традиционные методы создания датчиков на основе ДНК с программируемыми структурами ДНК-оригами для создания безметочного датчика со значительно увеличенной селективностью и чувствительностью обнаружения.
Схема работы ДНК-биосенсора: электродная система, погруженная в раствор аналита, в котором находится чувствительный электрод, покрытый одноцепочечными нитями ДНК-зонда, комплементарными к одноцепочечным последовательностям целевой ДНК. Когда целевая нить связывается и гибридизуется с нитью зонда, электрические заряды вблизи электрода слегка перемещаются, что приводит к изменению электрохимического сигнала.
Учёные оснастили ДНК-оригами нитями захвата мишени, которые могут эффективно и избирательно связываться с одним концом последовательности мишени, в то время как другой конец мишени связывается с нитями зонда. Таким образом, создан сэндвич-подобный комплекс, в котором целевая нить оказывается зажатой между электродом и ДНК-оригами. В этом случае вместо регистрации небольшого изменения сигнала при связывании мишени можно наблюдать усиленный эффект из-за присутствия сравнительно большой ДНК-оригами.
Был обнаружен фрагмент гена бактерии с устойчивостью к антибиотикам. Эта мишень была селективно извлечена из сложного раствора, содержащего различные типы одноцепочечной ДНК, от коротких нитей и фрагментов до длинной циркулярной ДНК. С помощью ДНК-биосенсора удалось надежно обнаружить в 100-1000 раз меньшие концентрации мишени, чем при использовании традиционных методов. Сочетая уже традиционное универсальное ДНК-оригами, с, например, с печатаемыми одноразовыми электродами, появилась возможность создания безметочных сенсорных платформ с высокой чувствительностью и специфичностью. Это открывает перед этой технологией путь к массовому производству и широкому применению в качестве устройств для оказания медицинской помощи. В настоящее время ведется совместная работа с Университетом Стратклайда по модернизации сенсорной установки для использования с различными видами биомаркеров.
По материалам: https://www.technology.org
Комментарии читателей
