Ein Schritt Näher an dem Entwickeln der Schnellen DiagnoseBLUTPROBE

Published on June 24, 2010 at 12:26 AM

Wissenschaftler des National Institute of Standards and Technology (NIST) haben einen Schritt näher an dem Entwickeln der Mittelwerte für eine schnelle Diagnoseblutprobe verschoben, die auf Tausenden Krankheitsmarkierungen und andere chemische Anzeiger der Gesundheit scannen kann. Das Team reports* hat sie gelernt, wie man die elektrischen Signale decodiert, die breit durch ein nanopore-a „Tor“ weniger als 2 nm in einer künstlichen Zellmembran erzeugt werden.

Jedes Molekül, das durch das nanopore passiert, kann gekennzeichnet werden, indem man die Änderung überwacht, die es in einem aktuellen Ionenc$fließen durch die Membran verursacht. Wenn verschiedene Moleküle (purpurrote und grüne Nachrichten) die Pore (das Grün gezeigt in der Einfügung) kommen, verringert jedes den Strom bis zum einem bestimmten Betrag und einem Zeitraum (gezeigt durch entsprechendes Farbschema im aktuellen Diagramm unten), abhängig von seiner Größe und Fähigkeit, nahe gelegene Ionen (rote Punkte) anzuziehen. Das NIST-Baumuster kann verwendet werden, um diese Informationen zu extrahieren, die möglicherweise verwendet würde, um Biomarkers für medizinische Anwendungen zu kennzeichnen und zu kennzeichnen. Kredit: NIST

Nanopores sind nicht selbst neu; für mehr als ein Jahrzehnt, haben Wissenschaftler gesucht, einen nanopore-basierten elektrischen Detektor zu verwenden, um einzel-angeschwemmte DNS für genetische sequenziell ordnende Anwendungen zu kennzeichnen. Vor kurzem, drehten NIST-Wissenschaftler ihre Aufmerksamkeit zur Anwendung von nanopores, um zu kennzeichnen, mengenmäßig zu bestimmen und jedes der mehr als 20.000 Proteine zu kennzeichnen produziert-ein das Gehäuse Fähigkeit, die einen Schnappschuß der Gesamtgesundheit eines Patienten an einem gegebenen Moment zur Verfügung stellen würde. Aber, während nanopores Moleküle ermöglichen, an ihnen einzeln teilzunehmen, ist zu bestimmen, was spezifisches einzelnes Molekül gerade geführt hat, durch nicht einfach gewesen.

Um dieses Problem anzusprechen, haben Bauteile des NIST-Teams das vorher eine Methode entwickelte um die Größe zu unterscheiden und Konzentration jedes Baumusters Molekül das nanopore zulässt ** jetzt die Frage von beantwortet gerade wie diese einzelnen Moleküle auf das nanopore einwirken. Ihr neues theoretisches Baumuster beschreibt die Physik und die Chemie von, wie das nanopore in Wirklichkeit ein Molekül analysiert, ein Verständnis, das den Gebrauch von nanopores auf dem medizinischen Gebiet voranbringt.

„Diese Arbeit holt uns einen Schritt näher an der Verwirklichung dieser nanopores als leistungsfähiger Diagnose-Tool für Heilkunde,“ sagt Joseph Reiner, der die Arbeit mit Joseph Robertson durchführte, und John Kasianowicz, die ganze Halbleiter-Elektronik-Abteilung NIST. „Sie fügt dem „Rosetta-Stein“ hinzu der uns erlaubt, zu lesen, was Moleküle haben gerade geführt durch ein nanopore.“

Unter Verwendung ihrer neuen Methoden war das Team in der Lage, die Interaktion eines bestimmten Baumusters großes Molekül durch eine Öffnung der nanopores mit großer Genauigkeit zu formen. Die Moleküle waren Polyäthylenglykol (KLAMMER), ein gut-verstandenes dieses Polymer Formularketten der unterschiedlichen Länge.

„KLAMMER-Ketten können sehr lang sein, aber jedes Link ist sehr klein,“ sagt Kasianowicz. „Es war eine gute Prüfung, weil wir sehen wollten, wenn das nanopore zwischen zwei fast identischen großen Molekülen unterscheiden könnte, die sich unterscheiden in der Länge durch nur einige Atome.“

Die Einheit des Teams war in der Lage, unter unterschiedlich-groß KLAMMER-Ketten leicht zu unterscheiden, und das Baumuster, das sie sich entwickelt haben, um die Klammer-nanopore Interaktionen zu beschreiben, ist sie aufmunternd, zu denken, dass mit weiterer Bemühung, die winzigen Fühler angepasst werden können, um viele verschiedenen Moleküle schnell zu messen. „Wir könnten eine Reihe vieler nanopores möglicherweise aufbauen, jedes erstellt, um eine spezifische Substanz zu messen,“ sagt Kasianowicz. „Weil jedes nanopore so klein ist, würde eine Reihe mit einer für jedes Protein im Gehäuse sein noch klein.“

* J.E. Reiner, J.J. Kasianowicz, B.J. Nablo und J.W.F. Robertson. Theorie für Polymeranalyse unter Verwendung nanopore-basiertes Einzelmolekül Massenspektrometrie. Verfahren der National Academy Of Sciences, Online am 21. Juni 2010 Veröffentlicht, doi: 10.1073/pnas.1002194107

Last Update: 12. January 2012 01:40

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