Исследователи создали уникальный ДНК-биосенсор для раннего выявления заболеваний
Исследователи из Университета науки и технологий Миссури (Missouri S&T) использовали нанодиагностику — применение нанотехнологий в биомедицинской диагностике — для создания нового, сверхчувствительного ДНК-биосенсора. Этот сенсор потенциально может обнаруживать ДНК-биомаркеры для ранней диагностики рака и генетических нарушений, а также контролировать реакцию пациентов на терапию.
Основной электрохимический биосенсор состоит из биологического элемента распознавания, преобразователя сигнала и процессора. Они обнаруживают, передают и записывают информацию о биологических веществах, таких как нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), белки, антитела, антигены и другие компоненты.
«Биосенсирование с наноматериалами имеет преимущества большей чувствительности и более быстрого отклика по сравнению с традиционными аналитическими методами, требующими современных медицинских устройств и трудоёмких методов молекулярной амплификации», — говорит доктор Рисенг Ван, доцент химии и главный исследователь проекта.
Исследователи создали новый биосенсор из углеродных нанотрубок и наночастиц золота, что придало ему трёхмерную радиальную форму, похожую на морского ежа. По словам Вана, биосенсор продемонстрировал выдающийся электрохимический отклик.
«Поскольку комбинация углеродных нанотрубок и наночастиц золота создала сверхпроводящую контактную площадь больше обычной, мы обнаружили, что этот биосенсор может обнаруживать ультранизкие концентрации нуклеиновых кислот в сложных биологических средах, — говорит доктор Вэньян Лю, доцент-исследователь химии. — Он также обладал высокой селективностью в различении ДНК с единичным несовпадением (single mismatched DNA) от полностью совпадающей ДНК. Такая нанодиагностическая система является потенциальным кандидатом для медицинских измерений у постели больного (point-of-care) благодаря своей превосходной стабильности и возможности миниатюризации».
Исследование «Label-free and Ultrasensitive Electrochemical DNA Biosensor Based on Urchinlike Carbon Nanotube-Gold Nanoparticle Nanoclusters» было опубликовано Американским химическим обществом (ACS) 7 апреля 2020 года в журнале Analytical Chemistry и размещено на обложке номера.
В течение последних двух лет финансируемые Национальным научным фондом США (NSF) исследования Вана также были сосредоточены на разработке ДНК-оригами наноструктур для доставки противораковых препаратов и в качестве зондов для идентификации микроРНК в качестве молекулярных биомаркеров для ранней диагностики рака и других заболеваний. NSF также финансирует её работу по созданию самособирающихся ДНК-наноструктур для изготовления нового поколения молекулярных электронных схем для миниатюризации компьютеров и других электронных устройств.