Механический инженер нашел способ повысить чувствительность нанопор для раннего обнаружения болезней
Выпускник инженерной школы Лайла Южного методистского университета (SMU) Камруджаман Джоти представил новую методику в нанотехнологиях для обнаружения и анализа биомолекул, что потенциально открывает путь к новым методам ранней диагностики заболеваний.
Исследование, недавно представленное на обложке журнала Analytical Chemistry, объединяет октаэдрические структуры ДНК-оригами с твердотельными нанопорами для значительного улучшения обнаружения белков, особенно присутствующих в низких концентрациях.
«Эта работа может проложить путь к разработке передовых биосенсорных технологий с потенциальным применением в биомедицинских исследованиях и диагностических инструментах — особенно для заболеваний, отмеченных белковыми биомаркерами низкой концентрации», — сказал Джоти.
Нанопоры — это крошечные отверстия, способные детектировать отдельные молекулы при их прохождении, что делает их идеальными инструментами для анализа биомолекул, таких как ДНК и белки. Однако обнаружение белков в очень низких концентрациях — например, на ранних стадиях заболеваний — оставалось сложной задачей.
Джоти и его исследовательская группа установили, что сочетание точности ДНК-оригами с надежностью твердотельных нанопор может создать «гибридную нанопоровую» систему, позволяющую проводить более точный анализ. ДНК-оригами — это метод, при котором нити ДНК складываются в определенные формы, например, октаэдр, чтобы усилить способность нанопоры захватывать и детектировать белки.
В исследовании ученые использовали холо-человеческий сывороточный трансферрин в качестве модельного белка, чтобы показать, как гибридная нанопора может превзойти традиционные нанопоры по чувствительности и точности обнаружения.
Многие заболевания, включая рак и нейродегенеративные расстройства, характеризуются наличием белков в очень малых количествах, что затрудняет их раннее обнаружение. Способность гибридной нанопоры детектировать эти белки низкой концентрации может привести к более ранней диагностике и лучшим результатам лечения.
«В будущем мы сосредоточимся на усовершенствовании конструкции структур ДНК-оригами и конфигураций нанопор, чтобы еще больше повысить чувствительность и расширить спектр обнаруживаемых биомолекул», — сказал Джоти. — «Эта захватывающая работа может привести к инновациям в открытии лекарств, диагностике заболеваний и фундаментальных биологических исследованиях».