Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Умный сенсор в семь раз ускорил анализ связей ДНК с наночастицами, которые используются для диагностики
Ученые активно работают над созданием наноматериалов и наночастиц для экспресс-ДНК-диагностики, которые не только ускорят анализ заболеваний, но и позволят создать новые медицинские средства для лечения серьезных болезней. Для решения этих задач в МФТИ разработали уникальный по своим свойствам умный материал. На следующем этапе ученые создали новый оптический биосенсор для анализа кинетики связывания наноматериалов с лигандами — молекулами ДНК. Это поможет быстрее разрабатывать новые медицинские тесты.
Работа опубликована в журнале Molecular Biology. Для разработки интеллектуальных тераностических агентов на основе наноматериалов необходимо знать, как происходит процесс связывания агентов с поверхностью биочипа. Однако оценка этих параметров по-прежнему остается сложной задачей. Для ее решения ученые МФТИ разработали новый биосенсор, способный оптимизировать работу молекулярных маяков на наночастицах. Эти интеллектуальные материалы показали семикратное увеличение скорости адсорбции при переключении молекулярных маяков из состояния «выключено» (без лиганда) в состояние «включено».
«Это исследование является некоторым продолжением предыдущего проекта наших же ученых из МФТИ, которые разработали уникальный “умный” материал на основе явления “молекулярных маяков”. Новый материал позволяет проводить детекцию небольших молекул ДНК с высокой точностью и в небольших количествах, что было затруднительно при использовании более классических подходов. Исследование было опубликовано в ACS Nano.
Наша работа — следующий этап, и была направлена на создание биосенсора, с использованием которого можно отслеживать процесс связывания умных материалов с молекулами ДНК», — рассказала об исследовании Елена Комедчикова, м.н.с. лаборатории биохимических исследований канцерогенеза МФТИ.
В целом для экспресс-ДНК-диагностики ученые часто используют чувствительные к стимулам интеллектуальные материалы, которые активируются входными сигналами и остаются неактивными до их поступления. Подобные материалы представляют большой интерес для анализа биохимических данных.
В процессе работы биофизики из лаборатории нанобиотехнологий МФТИ пришивали молекулу одноцепочечной ДНК одним концом на поверхность наночастиц. ДНК-молекула не имела двухцепочечных областей, образующихся за счет спаривания фрагментов своей же цепи (так называемых «шпилек»). На другой конец нити был пришит рецептор, распознающий маркеры на поверхности клеток, но который в ходе экспериментов не хотел связываться с мишенью. Ученые предположили, что на поверхности наночастицы одноцепочечная нить ДНК «прилипает» и самопроизвольно сворачивается в клубок, в результате чего рецептор «прячется». Гипотеза подтвердилась, когда к такой частице добавили другую небольшую нить ДНК, и рецептор мгновенно «активировался» и связывался с мишенью.
В новом исследовании ученые из Института биофизики будущего МФТИ, Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН и Отделения нанобиомедицины Научно-технического университета «Сириус» обратили внимание на важный показатель — взаимодействие между наночастицами и непосредственно молекулами организма (белками клеточной мембраны, нуклеиновыми кислотами и т.д.), так как эти параметры критичны для адресной доставки. Для оценки кинетики связывания обычно используют методы биосенсорного анализа. Также для моделирования измерений кинетики используют динамическое рассеяние света, флуоресцентную спектроскопию и гигантское магнитосопротивление. Однако все эти подходы имеют свои ограничения.
Для создания более универсального метода биофизики из МФТИ с коллегами разработали безметочный оптический биосенсор на основе спектральной фазовой интерферометрии. Биосенсор позволяет измерять кинетику связывания и может применяться для различных материалов. Важно, что он может функционировать на поверхности обычного покровного стекла с нанесенным биослоем, что избавляет от необходимости использования дополнительных дорогостоящих покрытий.
Биосенсор работает на основе интерференции света и позволяет в реальном времени измерять скорость взаимодействия наночастиц с его поверхностью, детектируя даже очень низкие концентрации ДНК — от 50 пМ.
«В чем основные преимущества нашего биосенсора? Сейчас для анализа ДНК часто используются сложные методы, которые требуют много времени и дорогостоящего оборудования, а наш сенсор позволяет провести быстрый и дешевый метод детекции. Такой анализ может быть востребован как в фундаментальных, так и в клинических исследованиях, особенно для экспресс-диагностики различных патологических заболеваний. Кроме того, результаты этого исследования в будущем помогут разрабатывать более точные и стабильные системы для диагностики», — подчеркнула Елена Комедчикова.
метод может быть использован для разработки новых молекулярных маяков на наночастицах. При связывании с ДНК молекулярные маяки на наночастицах переходят из состояния «выкл» в «вкл», что приводит к семикратному увеличению константы скорости связывания с поверхностью биочипа. В этом исследовании ученые впервые показали, что регистрируемый сигнал активации интеллектуальных наноматериалов может быть измерен не только в конечной точке, но и в виде кинетической кривой на начальном этапе взаимодействия с мишенью (в данном случае с поверхностью биосенсора).
Разработанные молекулярные маяки на наночастицах открывают новые возможности для создания усовершенствованных нанороботов для тераностики благодаря их высокой чувствительности к анализируемым веществам и эффективной работе при физиологической ионной силе. Последнее выгодно отличает их от ранее разработанных наномаячков, которые были эффективны только в растворах с высоким содержанием соли. В будущем разработанный биосенсор можно будет использовать в качестве диагностического инструмента нового поколения.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые проверили 100 популярных кормов для собак и кошек и во многих из них нашли ПФАС, так называемые «вечные химикаты», причем одни из самых высоких концентраций обнаружили в продуктах на основе рыбы. Во многих случаях их уровень превышает пороги безопасности для людей, установленные европейским регулятором.
Оказалось, что насекомые активно избегают влажных поверхностей.
Во время обследования почти 900 собак ученые выявили 12 пород, склонных к брахицефалическому обструктивному синдрому дыхательных путей, который может ухудшать сон и влиять на переносимость физических нагрузок. Авторы нового исследования выяснили, что список пород, предрасположенных к серьезным нарушениям дыхания, куда шире, чем считалось ранее.
Ученые проверили 100 популярных кормов для собак и кошек и во многих из них нашли ПФАС, так называемые «вечные химикаты», причем одни из самых высоких концентраций обнаружили в продуктах на основе рыбы. Во многих случаях их уровень превышает пороги безопасности для людей, установленные европейским регулятором.
Ученые из Института космических исследований РАН и МФТИ раскрыли химический механизм, объясняющий появление молекул воды на поверхностях астероидов.
Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета разработали эффективный способ обнаружения в крови важнейшего биомаркера иммунитета — неоптерина — с помощью нанотехнологий и лазера.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно