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DNS für Biosensing-Anwendungen

Professor Jingjiao Guan, Abteilung der Chemischen und Biomedizinischen Technik, DES FAMU-FSU Colleges der Technik-Mitte für Material-Forschung und der Technologie; Integratives NanoScience-Institut, Staat Florida-Universität
Entsprechender Autor: guan@eng.fsu.edu

DNS ist das Genmaterial von menschlichem und von zahlreichem andere Spezies nah, die zu unserer Gesundheit relevant sind. Es ist folglich ein zentrales Material zum Biosensing, das die Basis für Krankheitsdiagnose, -prognose und -behandlung ist. Obgleich verschiedene biosensing Techniken DNS entwickelt worden sind, ist die Nachfrage nach höheren Durchsatz- und Empfindlichkeitsmethoden ständig steigend. Nanotechnologie bietet großes Potenzial an, den Bedarf zu erfüllen, indem sie beispiellose Hilfsmittel zur Verfügung stellt, die DNS genau entdecken, manipulieren und zusammenbauen können.

DNS, auch gekennzeichnet, als Desoxyribonukleinsäure die Moleküle innerhalb der Zellen ist, die genetische Informationen tragen und führt sie von einer Generation zum folgenden.

Eine Fähigkeit, genetische Informationen von den einzelnen DNS-Molekülversprechen zurückzuholen, unser Verständnis vieler kritischen biologischen und pathologischen Prozesse beträchtlich anzureichern. Das Molekulare Kämmen ist eine Technik, die Genom DNS auf einer festen Oberfläche für einzelne Molekülanalyse ausdehnen und stillstellen kann. Jedoch kann herkömmliche Molekulare Kämmende Technik nach dem Zufall verteilte DNS-Ketten nur erzeugen, die nicht für großen Umfang und automatisierte Datenerfassung geeignet sind.

Professor Jingjiao Guan und seine Kollegen vom Integrativen NanoScience-Institut haben einen Anflug entwickelt, der zum Ausdehnen und zum Kopieren von DNS-Molekülen in große Reihen mit jede genau in Position gebrachten und ausgerichteten DNS-Ketten fähig ist. Diese Technik hält Potenzial an, eine neue Plattform für Analyse einzelner DNS auf eine umfangreiche und automatisierte Form zu werden.

Fluoreszenzbild einer Reihe ausgedehnter DNS

Nicht nur ist ein Biomolekül, DNS auch ein Nanomaterial mit einem eindeutigen Set Zellen und Eigenschaften wie hohem Länge-zubreite Verhältnis, schraubenartiger Zelle des Doppelten, der Basis, die Fähigkeit zusammenpassen, und den Reihenfolge-spezifischen Interaktionen mit anderen Molekülen. DNS ist folglich verwendet worden, um nanowires zu konstruieren, die breit als eine neue Klasse biosensing Zellen angesehen werden.

Um einen Funktionsfühler aufzubauen, müssen nanowires gewöhnlich in eine konstruierte Architektur genau zusammengebaut werden. Mangel an robusten und preiswerten Techniken für nanowire Einheit hindert aktuell den Fortschritt dieses Bereichs.

Professor Jingjiao Guan und seine Kollegen haben eine Methode für das Erzeugen von Reihen der DNS-basierten nanowires entwickelt. Verglichen mit anderen, ist diese Methode robust tatsächlich fähig, billig, und zum Erzeugen hoch-bestellt über einem großen Gebiet. Sie erlaubt auch functionalization der nanowires durch verschiedene Methoden wie Oberflächenbeschichtung durch Bedampfen, chemische Konjugation und körperliche Verleitung von nanoparticles.

Fluoreszenzbild einer Reihe (grüner) nanowires DNS, die mit Leuchtstoff nanocrystal Quantum eingebettet werden, punktiert (Gelb)

Nanochannels setzen eine andere Klasse nanostructures für das zukünftige Biosensing fest. Sie sind mit eindeutigen Vorteilen für prüfende einzelne DNS-Dynamik demonstriert worden, DNS-Protein Interaktionen entdeckt, Gene auf einzelnen DNS-Molekülen abgebildet und DNS von verschiedenen Größen getrennt. Jedoch wird Fortschritt dieses nanochannel-basierten Biosensings auch durch den Mangel an billigen, einfachen und zuverlässigen Anflügen für die Fabrikation der nanostructures und die Integrierung sie in Funktionseinheiten gehindert.

Professor Jingjiao Guan und seine Kollegen haben eine Technik entwickelt, die zum Produzieren einer großen Reihe nanochannels fähig ist, indem er die DNS-nanowires als Schablonen verwendete. Diese Methode verspricht angewendet zu werden, um niedrige Kosten, Ähnlichkeit und Hochdurchsatz Fühler für lineare Analyse einzelner chromosomaler DNS zu konstruieren.

Scannen Elektronenmikroskopbild eines nanochannel konvertiert von einem DNS-nanowire

Bezüge

Jingjiao Guan, L. James Lee, in hohem Grade bestellte DNS-nanostrand Reihen Erzeugend. Proc Nationales Acad Sci USA. 2005, 102, (51), 18321-18325.
Jingjiao Guan, BO Yu, L. James Lee, in hohem Grade bestellte Reihen functionalized Polymer nanowires durch das Dewetting auf micropillars Bildend. Adv Mater. 2007, 19, (9), 1212-1217.
Jingjiao Guan, Nick Ferrell, BO Yu, Derek Hansford, L. James Lee, Simultane Generation von hybriden Reihen Mikro/nanoparticles und nanowires durch das Dewetting auf micropillars. Weicher Stoff. 2007, 3, 1369-1371.
C.H. Lin, J. Guan, S.W. Chau, L. Ziffernwertung J. Lee, Experimentelles und der DNS-nanostrand Reihenentstehung durch das molekulare Kämmen auf microwell-kopierter Oberfläche. J Phys D: Appl Phys. 2009, 42, (2), 025303.
Jingjiao Guan, Pouyan E. Boukany, Orin Hemminger, Nan-Rong Chiou, Weibin Zha, Megan Cavanaugh, L. James Lee, Große seitlich bestellte nanochannel-/nanostrandreihen von DNS, die, eingegeben kämmt und aufprägt.

Copyright AZoNano.com, Professor Jingjjiao Guan (Integratives NanoScience-Institut, Staat Florida-Universität)

Date Added: Nov 22, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:13

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