„Senzorul nostru combină nanostructuri realizate din ADN cu puncte cuantice și tehnologia de editare genetică CRISPR pentru a detecta semnale de biomarkeri slabe folosind o abordare bazată pe lumină cunoscută sub numele de generare a celei de-a doua armonice (SHG)”, a declarat Han Zhang, doctor în științe, profesor distins și director al Colegiului de Fizică și Inginerie Optoelectronică din cadrul Universității Shenzhen. „Dacă avem succes, această abordare ar putea contribui la simplificarea tratamentelor pentru boli, îmbunătățirea potențială a ratei de supraviețuire și reducerea costurilor generale de asistență medicală.”
Senzorii sunt realizați dintr-un strat plat de disulfid de molibden, un material semiconductiv cu proprietăți ideale pentru a susține SHG – un fenomen optic care reduce la jumătate lungimea de undă a luminii de intrare. Utilizând nanostructuri de ADN în formă de piramide, oamenii de știință au ancorat punctele cuantice în locații precise pe suprafața senzorului, crescând puterea semnalului SHG produs.
Cu ajutorul CRISPR, senzorul poate fi programat să recunoască orice țintă dorită. Când proteina Cas12a recunoaște ținta sa, taie structurile de ADN care țin punctele cuantice în loc, reducând semnalul SHG. Datorită nivelurilor minime de zgomot de fond obținute cu această configurație, senzorul poate detecta cu precizie concentrații foarte scăzute ale biomarkerului țintă.
„În loc să privim ADN-ul doar ca o substanță biologică, îl folosim ca blocuri de construcție programabile, permițându-ne să asamblăm componentele senzorului nostru cu o precizie la nivel de nanometri,” a mai spus Zhang. „Prin combinarea detectării optice nonlineare, care minimizează eficient zgomotul de fond, cu un design fără amplificare, metoda noastră oferă un echilibru distinct între viteză și precizie.”
Spre deosebire de metodele de detectare convenționale care necesită amplificarea țintei de ADN sau ARN pentru a obține un semnal suficient de puternic, acești senzori cuantici pot detecta direct ținta lor chiar și la concentrații ultra-scazute. Această tehnologie ar putea, prin urmare, să facă fluxurile de lucru mult mai rapide și mai accesibile, prevenind în același timp erorile potențiale introduse de fluxurile de lucru complexe de amplificare.
Zhang și colegii săi au testat designul senzorului lor programându-l să detecteze miRNA-21, un biomarker de microARN legat de creșterea și metastazarea cancerului pulmonar. În mostrele de ser obținute de la pacienții cu cancer pulmonar, senzorul cuantic a detectat cu succes prezența biomarkerului țintă.
„Senzorul a funcționat excepțional de bine, demonstrând că integrarea opticelor, a nanomaterialelor și a biologiei poate fi o strategie eficientă pentru optimizarea unui dispozitiv,” a conchis Zhang. „Senzorul a fost, de asemenea, foarte specific, ignorând altele
Sursă: [Link către sursa originală a informației, dacă este disponibil]
Senior Editor RevistaSanatatii.ro. Pasionat de lifespan, fan David Sinclair.
