Sistema detecta moléculas individuales para diagnósticos médicos

La nanotecnología del ADN es muy prometedora para la fabricación de nanoestructuras plasmónicas novedosas y tiene el potencial de realizar la medición de las moléculas individuales usando espectroscopía óptica.

Un nuevo método de detección ha permitido determinar la presencia e identificación de sólo 17 moléculas de colorante y este método altamente sensible, podría ser utilizado posiblemente, para escanear, una gota microscópica de sangre en busca de enfermedades potenciales.

Un equipo de científicos dirigido por aquellos en el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Alemania) han construido un tipo de “trampa de oro” capaz de capturar las moléculas y por lo tanto permitiendo su detección. Para construir su trampa de oro, los científicos eligieron ADN. Sus hebras como hilos se pueden plegar en diferentes objetos con dimensiones arbitrarias usando segmentos múltiples de ADN más cortos. Esta técnica, conocida como origami de ADN, se basa en la unión química de bases complementarias; las hebras de ADN se entrelazan esencialmente igual que las dos hileras de una cremallera.

Los científicos colocaron dos partículas de oro diminutas sobre un substrato a distancias predeterminadas. A continuación, anclaron moléculas de un colorante llamado carboxitetrametilrodamina (TAMRA) dentro de estos espacios. Posteriormente, irradiaron la muestra con luz láser, lo que produjo lo que se conoce como un espectro Raman. Este método óptico implica luz láser que es dispersada a partir de la molécula, que produce un espectro que es como una huella dactilar para la sustancia particular. Los espectros de espectroscopía Raman mejorados por la superficie (SERS) fueron registrados utilizando un microscopio confocal Raman (WITEC; Ulm, Alemania) equipado con un microscopio óptico en posición vertical.

Los investigadores unieron un par de nanopartículas de oro desnudas a un triángulo ADN y conectaron tres moléculas colorantes individuales al ADN utilizando anclajes adicionales que se localizan directamente en los puntos calientes. Del mismo modo, en estos espectros Raman, se podía identificar fácilmente la señal del colorante. Finalmente, insertaron sólo una molécula única de colorante en el espacio entre las dos partículas de oro. Incluso esta cantidad minúscula de TAMRA todavía podía ser detectada. La superficie iluminada por el rayo láser contenía un total de 17 triángulos de ADN que mostraban la señal originada a partir de 17 moléculas individuales.

Los científicos planean fijar un ancla en el espacio entre las partículas de oro, capaces de unirse a una molécula de interés, tal como una proteína, por ejemplo. De esta manera, se podría analizar cualquier tipo de biomolécula: ADN, ácido ribonucleico (ARN), o proteínas. Debido a que cada tipo de molécula produce señales Raman características, los científicos pueden analizar la presencia de varias sustancias al mismo tiempo utilizando triángulos de ADN especialmente preparados. Por lo tanto, este método de detección también podría integrarse en un chip y ser utilizado en el diagnóstico médico. El estudio fue publicado el 19 de noviembre de 2013, en la revista Journal of Physical Chemical Letters.

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Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf
WITec