新型荧光纳米传感器可以检测到病毒和细菌

模块化的光学传感器

一个跨学科的研究团队从波鸿,杜伊斯堡和苏黎世已经开发了一种新方法构建模块化光学传感器能够检测病毒和细菌。为此,研究人员使用荧光碳纳米管的新型DNA锚作为分子处理。锚结构可用于共轭生物识别抗体寡核苷酸适配子纳米管等单位。随后承认单位可以与细菌或病毒分子相互作用的纳米管。这些交互作用的荧光碳纳米管,增加或减少亮度。

塞巴斯蒂安·克鲁斯教授组成的一个团队,贾斯特斯梅特涅和四个同事波鸿鲁尔大学(德国),弗劳恩霍夫研究所微电子电路与系统,在苏黎世ETH报告他们的发现美国化学学会杂志》上2023年6月27日在线发表。

碳纳米管传感器的简单定制

该团队使用管状的纳米传感器,由碳和直径小于1纳米。与可见光辐照时,碳纳米管在近红外发光范围。近红外光人眼不可见。然而,它是完美的光学应用,因为其他信号的水平在这个范围内是高度降低。在早期的研究中,塞巴斯蒂安·克鲁斯的团队已经表明荧光碳纳米管可以被操纵,以检测至关重要的生物分子。现在,研究人员寻找一种定制的二氧化碳传感器使用以简单明了的方式与不同的目标分子。

成功的关键是与所谓的鸟嘌呤DNA结构量子缺陷。这涉及到DNA碱基与碳纳米管来创建一个缺陷在晶体结构的纳米管。因此,荧光量子级别的纳米管的改变。此外,缺陷作为分子处理,允许引入检测单元,可以适应各自的目标分子识别一个特定的病毒或细菌的目的蛋白。“通过附件检测单位的DNA锚,这种传感器类似于系统的组装积木——除了各个部分都比人的头发细100000倍,”概述了塞巴斯蒂安·克鲁斯。

传感器识别不同的细菌和病毒的目标

小组展示了新的传感器概念使用SARS CoV-2突起蛋白为例。为此,研究人员利用寡核苷酸适配子,绑定到非典CoV-2峰值蛋白质。“寡核苷酸适配子是折叠的DNA或RNA链。由于它们的结构,可以选择性地结合蛋白质,”贾斯特斯梅特涅解释道。“下一步,可以转移概念抗体或其他检测单位。”

荧光传感器显示SARS-CoV-2蛋白质的存在与高度的可靠性。传感器的选择性与鸟嘌呤量子缺陷高于传感器的选择性没有这样的缺陷。此外,传感器与鸟嘌呤量子缺陷更稳定的解决方案。“这是一个优势,如果你想测量超越简单的水溶液。对于诊断应用程序,我们需要测量在复杂环境中与细胞,例如在血液或生物体本身,”塞巴斯蒂安·克鲁斯说功能接口和鲁尔大学生物系统小组成员波鸿,鲁尔区探讨溶解集群卓越(决心),国际神经科学研究生院。

参考:梅特涅JT, Wartmann江淮,Sistemich L Nißler R, Herbertz年代,克鲁斯美国近红外荧光生物传感器基于DNA共价锚。J是化学Soc。2023;145 (27):14776 - 14783。doi:10.1021 / jacs.3c03336

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