NanoBarcodes für Einzelne Biomoleküle

durch Dr. Krassen Dimitrov

Dr. Krassen Dimitrov, Gruppenleiter, Einzelne Molekül-Nanotechnologie, Australisches Institut für Biotechnik und Nanotechnologie, die Universität von Queensland
Entsprechender Autor: k.dimitrov@uq.edu.au

Markierteth 29. Dezember 2009 den fünfzigsten Jahrestag von Richard Feynman die berühmte Frage stellend1: Warum können wir die gesamten 24 Volumen der Enzyklopädie Brittanica nicht auf den Kopf eines Kontaktstifts schreiben? Der legendäre Physiker von Caltech stellte dar, dass regelmäßiges Baumuster durch 1/25,000 würde geschrumpft werden müssen, um das Meisterstück zu erzielen. Er bot einen Preis $1.000 für die erste experimentelle Vorführung, die im Jahre 1985 durch Band Newman erfolgt wurde, ein Student von Stanford an.

Fünfzig Jahre geben Feynmans Vortrag bekannt, und 25 Jahre nach Newmans Vorführung, gibt es einen Bereich, in dem unsere Fähigkeit, die körperliche Verkörperung von kodierten Informationen zu solchen nanodimensions zu schrumpfen kritisch ist: im Barcoding und im Mit Warnschild versehen von einzelnen Biomolekülen.

Biomoleküle - Proteine, DNS, RNAs, Lipide, Zucker - sind die körperlichen Träger von biologischen Informationen in jedem lebenden Organismus. Die Fähigkeit, diese Moleküle zu entdecken und inventorize ist notwendig, wenn wir die Algorithmen möglicherweise wichtiger knacken sollen, durch die biologische Anlagen funktionieren, und, sie Methoden, in denen diese Algorithmen zur Zeit der Krankheit unterbrochen sind.

Desoxyribonukleinsäure (DNS), ist die Moleküle innerhalb der Zellen, die genetische Informationen tragen und sie von einer Generation zum folgenden führen.

Ribonuclein- Säure (RNS), ist eins von zwei Baumustern Nukleinsäure gemacht durch Zellen. RNS enthält Informationen, die von DNS kopiert worden ist (das andere Baumuster der Nukleinsäure). Zellen machen einige verschiedene Formulare von der RNS, und jedes Formular hat einen spezifischen Job in der Zelle. Viele Formulare von RNS haben die Funktionen, die auf der Herstellung von Proteinen in Verbindung gestanden werden. RNS ist auch das Genmaterial einiger Viren anstelle DNS. RNS kann im Labor gemacht werden und in den Forschungsstudien verwendet werden.

Das Mit Warnschild versehen von einzelnen Biomolekülen mit leicht nachweisbaren nanobarcodes aktiviert ihre direkte digitale Zählung und Quantifikation. Dieses ist ein grundlegend anderes Konzept von der Anwendung von functionalized Partikeln „mit Strichcode“ als Miniaturreagenzgläser, an dessen Oberfläche eine analog-basierte Befundstandardwertbestimmung durchgeführt werden kann. Im Gegensatz zu solchen analogen Methoden bietet die direkte digitale Zählung alle Vorteile an, die mit anderen Digitaltechniken verbunden sind: Genauigkeit zu niedrigem Preis, Empfindlichkeit und (mindestens in der Theorie) unendlich dehnbare Dynamikwerte.

Sie war im Jahre 2000 in Seattle, als Ich das „Nanostring“ erfand, 2 ein Leuchtstoffnanobarcode für einzelne Biomoleküle, die, da hat ein Handelsprodukt das Finden3 von verschiedenen Anwendungen in der Anlagenbiologie ergeben. Zum Beispiel haben Wissenschaftler vom Breiten Institut und vom M.I.T die NanoString-Barcodes verwendet, um zu stellen ausführliche Fragen über, wie unser Immunsystem auf pathogene Herausforderungen für es4 ist die Nachweismethode reagiert, die vorschreibt, welche nanostructures als Barcodes würden synthetisiert werden müssen.

Unter Verwendung der Fluoreszenzschilder, Informationen in einem nanobarcode hat zu kodieren mehrfache Vorteile und eine erhebliche Beschränkung: Raleighs Beugungsgrenze. Im Jahre 1959 Feynman stellte, sich dass ein Elektronenmikroskop zu den Ablesen-Informationen verwendet würde, die in den nanostructures kodiert wurden, wenn die Auflösung die überschreitet, des optischen Befunds vor. Jedoch, ist Elektronenmikroskopie noch eine teure und hoch entwickelte Technik, unpassend für klinische Labors und die Büros des Arztes.

Dr. Krassen Dimitrov und seine Kollegen an der Einzelnen Molekül-Nanotechnologiegruppe arbeitet jetzt an neuen Methoden für elektronischen Befund von nanobarcodes, die höhere Auflösung als Fluoreszenz anbieten, dennoch zu den sehr niedrigen Kosten.


Bezüge

1. http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.html
2. Nachweismethoden und Quantifikation von Parametern in den komplexen Mischungen. Patent 7473767 Vereinigter Staaten
3. Geiss G.K., Bumgarner R.E. et al. Direct multiplexte Maß der Genexpression mit farbunterlegten Fühlerpaaren. Natur Biotechnologie 26, 317 - 325 (2008).
4. Amit I., Garber M. et al. Unparteiische Rekonstruktion von ein Säugetier- Transcriptional Netz-Vermittlungs-Krankheitserreger-Antworten. 2009 Am 9. Oktober; Nr. 5950 Vol. 326., S. 257 - 263

Copyright AZoNano.com, Dr. Krassen Dimitrov (die Universität von Queensland)

Date Added: Apr 18, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 01:24

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