Nanoczujnik do wykrywania DNA

Nanoczujnik do wykrywania DNA

Technologia wykrywająca określone sekwencje kodu DNA przy użyciu nowoczesnego nanoczujnika została opracowana na John Hopkins University. Technika ta wykorzystuje niewielkie kryształy półprzewodnikowe, biologiczne próbki i światło lasera.

Konwencjonalne metody znajdowania i identyfikowania DNA są kłopotliwe i czasochłonne – powiedział Jeff Tza-Huei Wang, który kieruje grupą naukowców. Dodał on, że technika opracowana przez jego zespół jest ultradokładna, szybka i stosunkowo prosta. Może być użyta do odnalezienia poszczególnego fragmentu DNA, ale także do wykrywania genetycznych uszkodzeń i mutacji.

Technologia ta wykorzystuje nietypowe połączenie komponentów organicznych z nieorganicznymi. Wong powiedział, że po raz pierwszy wykorzystano tzw. punkty kwantowe (ang. quantum dots) jako czujnik DNA.

Punkty kwantowe są to kryształy z materiału półprzewodnikowego, których rozmiary nie przekraczają kilku nanometrów. Są one powszechnie używane w obwodach elektrycznych, ale ostatnimi laty naukowcy zaczęli je stosować w projektach biologicznych. Wang i jego współpracownicy skupili się na bardzo ważnej własności punktów kwantowych, mianowicie na łatwości w przekazywaniu energii. W momencie gdy światło lasera pada na taki kryształ, przesyła on energię do najbliższej cząsteczki, jednocześnie wywołując fluorescencyjną poświatę widzialną pod mikroskopem.

Same punkty kwantowe nie wystarczą do znalezienia i zidentyfikowania łańcuchów DNA. Dlatego stosuje się także dwie biologiczne próbki wykonane z syntetycznego DNA. Każda z tych próbek jest uzupełnieniem poszukiwanej sekwencji DNA. Kompletny nanoczujnik to mieszanina półprzewodnikowych kryształów, dwóch próbek syntetycznego DNA i próbka badanego DNA.

W przypadku gdy szukana sekwencja DNA rzeczywiście się znajduje w badanej próbce, dwie pozostałe próbki przyłączają się do niej, a oświetlenie ich światłem lasera wywołuje przesył energii przez kryształy i fluorescencyjną poświatę, rejestrowaną pod mikroskopem. Jeśli szukany fragment DNA nie występuje, wówczas zjawisko fluorescencji nie zachodzi.

Metoda ta może okazać się niezwykle przydatna w określeniu wystąpienia raka w organizmach ludzi, co pozwoliłoby na podjęcie leczenia w bardzo wczesnym stadium choroby.