Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Nanosensors | Lab on a Chip

Biochip avslører "Fingeravtrykk" av Biokjemisk Trusler

Published on March 23, 2010 at 6:58 PM

Argonne biokjemiker Daniel Schabacker kan anses som en Sherlock Holmes av bioterrorisme. Selv om han ikke bære rundt en pipe og forstørrelsesglass som han forsøker å fakke den skyldige, har han en langt mer kraftfull deduktive verktøyet: den biochip.

Argonne biolog Dan Schabacker laster en biochip på en leser for analyse.

Den biochip tilbyr Schabacker og hans kolleger ved Loyola University (Ill.) en sjanse til å bestemme "signaturer" av weaponizable biologiske midler, spesielt miltbrann. Mens noen forskere har brukt DNA-analyse for å identifisere spesielle stamme av miltbrann, det biochips hjelpe forskere og offentlige tjenestemenn for å lære hvordan miltbrann ble dyrket, innsnevring av pool av potensielle mistenkte. Dette prosjektet startet bare i løpet av de siste par årene, eksemplifiserer voksende feltet av mikrobiell dataetterforskning.

"Microbial Forensics er en av de største temaene i kontraterrorisme i dag, og en av de største utfordringene i arbeidet med bioterrorisme," Schabacker sa. "The proteomikk-analyse som vi kan gjøre med våre biochips gir en ny og annerledes sett med informasjon om biologiske midler enn vi hadde kunnet se før, det kan gi oss et fullstendig fingeravtrykk av organismen som vi deretter kan bruke til å endelig å identifisere dens opprinnelse. "

Ifølge Schabacker representerer DNA-analyse nesten helheten av metodikk som i dag støtter mikrobielle dataetterforskning. "Problemet med å bare bruke DNA-analyse er at den bare forteller deg hva belastningen du arbeider med, og stammer kan deles mellom flere etater eller institusjoner. Det kan være et dusin laboratorier som alle deler den samme belastningen,» sa han. "Den genetiske materialet av proteinet ikke endres basert på hvordan det vokser, men proteiner gjør - og at informasjon er utrolig viktig."

Fordi patogen proteiner holder en helt egen form for informasjon, mener Schabacker at de to tilnærmingene forfølges på konsert kan gi en omfattende database av ulike miltbrann kulturer. "Det endelige målet med dette prosjektet er for oss å kunne bygge et bibliotek av underskrifter for alle de vanlige miltbrann varianter," Schabacker sa.

Utviklet i første del av tiåret opprinnelig som et diagnostisk verktøy, består en biochip av en én-centimeter med én centimeter array som inneholder alt mellom flere dusin og flere hundre "prikker" eller små dråper. Hver av disse dråpene inneholder et unikt protein, antistoff eller nukleinsyre som vil legge til en bestemt reagens.

Forskere få anthrax proteiner for å fylle brønnene gjennom en prosess som kalles fraksjonering. Hovedsak, forskerne bryter åpne miltbrann bakterier ved hjelp av kjemikalier, og suge opp proteiner. De da hogge opp proteiner og bruk en annen kjemisk prosess for å skille ut de enkelte protein fragmenter av sine molekylvekt.

Denne prosessen skaper hundrevis av separate protein fraksjoner, som deretter ordnet i et enkelt biochip inneholder 96-godt rutenett. Når brønnene i biochips er fylt med protein fraksjoner, kan forskerne deretter bruke forskjellige kjemikalier, eller reagenser, for å teste microarrays akkurat som en detektiv ville støvet for fingeravtrykk. Akkurat som en politi intervju med en mistenkt, er dette kjemisk prosess som kalles "forhør". Når en reagens samhandler med et bestemt protein fragment, som også vil "lyse opp" skaper en del av proteinet signatur.

Selv om biochip teknologien har potensial til å utvikle protein signaturer av nesten alle biologiske agent, har Schabacker og Loyola professor Adam Driks viet sine innledende fokus i første omgang å anthrax fordi det er relativt enkelt produsert og spredt.

"Anthrax er en ganske tilgivende bakterie - det vil vokse i en rekke ulike forhold," Schabacker sa. "Det er trolig den mest attraktive patogen av valget til terrorister som ikke har mye veldig dyrt utstyr eller kompetanse."

En ekspert på miltbrann, Driks og hans laboratorium pioner i rettsmedisinsk analyse av spore pelsen av bakterien. Schabacker kombinerte biochip teknologi med Eprogen er fraksjonering teknologi, som gir et kraftsenter som forbinder regjeringen forskning, akademia og industri.

Last Update: 8. November 2011 14:21

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit