Langkah Sebuah Mendekati Mengembangkan Tes Darah Diagnostik Cepat

Published on June 24, 2010 at 12:26 AM

Institut Nasional Standar dan (NIST) Teknologi ilmuwan telah bergerak selangkah lebih dekat untuk mengembangkan sarana untuk tes darah diagnostik cepat yang dapat memindai ribuan penanda penyakit dan indikator kesehatan kimia lainnya. Laporan Tim * itu telah belajar bagaimana men-decode sinyal-sinyal listrik yang dihasilkan oleh sebuah "gerbang" nanopore-kurang dari 2 nanometer lebar dalam membran sel buatan.

Setiap molekul melewati nanopore dapat diidentifikasi dengan memantau perubahan ini menyebabkan dalam arus ionik mengalir melintasi membran. Ketika molekul yang berbeda (obyek ungu dan hijau) masuk ke pori-pori (hijau yang ditampilkan dalam inset), masing-masing mengurangi arus dengan periode jumlah dan waktu tertentu (ditampilkan dengan skema warna yang sesuai dalam diagram saat ini di bawah), tergantung pada baik ukuran dan kemampuan untuk menarik ion terdekat (titik merah). Model NIST dapat digunakan untuk mengekstrak informasi ini, yang mungkin digunakan untuk mengidentifikasi dan mengkarakterisasi biomarker untuk aplikasi medis. Kredit: NIST

Nanopores tidak baru itu sendiri, karena lebih dari satu dekade, para ilmuwan telah berusaha untuk menggunakan detektor nanopore berbasis listrik untuk mengkarakterisasi DNA beruntai tunggal untuk aplikasi sequencing genetika. Baru-baru ini, ilmuwan NIST mengalihkan perhatian mereka untuk menggunakan nanopores untuk mengidentifikasi, mengukur dan ciri masing-masing lebih dari 20.000 protein tubuh menghasilkan-kemampuan yang akan memberikan gambaran tentang kesehatan secara keseluruhan pasien pada saat tertentu. Tetapi sementara nanopores izin molekul untuk masuk ke dalam mereka satu per satu, menentukan apa molekul individu tertentu baru saja melewati tidak mudah.

Untuk mengatasi masalah ini, anggota tim NIST yang sebelumnya mengembangkan metode untuk membedakan kedua ukuran dan konsentrasi setiap jenis molekul nanopore mengakui ** sekarang menjawab pertanyaan hanya bagaimana molekul tunggal berinteraksi dengan nanopore tersebut. Model baru teoritis mereka menggambarkan fisika dan kimia bagaimana nanopore, di efek, mem-parsing sebuah molekul, sebuah pemahaman yang akan memajukan penggunaan nanopores di bidang medis.

"Karya ini membawa kita satu langkah lebih dekat untuk mewujudkan nanopores sebagai alat diagnostik yang kuat untuk ilmu kedokteran," kata Joseph Reiner, yang melakukan pekerjaan dengan Joseph Robertson, dan John Kasianowicz, semua NIST Semiconductor Electronics Divisi. "Ini menambah 'Batu Rosetta' yang akan memungkinkan kita untuk membaca apa yang molekul baru saja melewati nanopore."

Menggunakan metode baru mereka, tim mampu model interaksi jenis tertentu molekul besar melalui pembukaan nanopore dengan akurasi besar. Molekul yang polietilen glikol (PEG), polimer dipahami bahwa bentuk-bentuk rantai dari berbagai panjang.

"PEG rantai bisa sangat lama, tapi setiap link sangat kecil," kata Kasianowicz. "Ini adalah tes yang bagus karena kami ingin melihat apakah nanopore bisa membedakan antara dua molekul besar hampir identik yang berbeda panjangnya dengan hanya beberapa atom."

Perangkat tim mampu membedakan antara yang berbeda-ukuran rantai PEG mudah, dan model mereka telah dikembangkan untuk menggambarkan PEG-nanopore interaksi yang mendorong mereka untuk berpikir bahwa dengan usaha lebih lanjut, sensor sangat kecil dapat disesuaikan untuk mengukur molekul yang berbeda dengan cepat . "Kami dibayangkan bisa membangun sebuah array nanopores banyak, masing-masing diciptakan untuk mengukur zat tertentu," kata Kasianowicz. "Karena setiap nanopore sangat kecil, sebuah array dengan satu untuk setiap protein dalam tubuh akan tetap kecil."

* JE Reiner, JJ Kasianowicz, Nablo BJ, dan JWF Robertson. Teori untuk analisis polimer menggunakan nanopore tunggal berbasis-molekul spektrometri massa. Prosiding National Academy of Sciences, Ditampilkan online pada tanggal 21 Juni 2010, doi: 10.1073/pnas.1002194107

Last Update: 9. October 2011 15:10

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