Le Dr Park et ses collègues présentent un nouveau protocole de biodétection basé sur la surveillance des changements de transmittance optique d'une solution contenant des chaînes auto-assemblées de billes magnétiques fonctionnalisées mises en rotation par un champ magnétique externe.

La biodétection basée sur la détection de marqueurs magnétiques offre une protocole sensible et peu coûteux pour les diagnostics médicaux sur le lieu de soins, où des capteurs magnétorésitifs sont utilisés pour détecter des billes magnétiques immobilisées sur des substrats via des processus de bioreconnaissance.

Cependant, cette approche nécessite plusieurs étapes – immobilisation de molécules sondes, lavage pour éliminer la liaison non spécifique, et ainsi de suite – des contraintes qui limitent la sensibilité, vitesse et coût, et finalement la taille du système.

Dans une approche alternative Sang Yoon Park à l'Institut de recherche interdisciplinaire inspiré de l'électronique (EIIRIS), Toyohashi Tech et ses collègues du Tokyo Institute of Technology, rapport sur un nouveau protocole de biodétection basé sur la surveillance des changements de transmittance optique d'une solution contenant des chaînes auto-assemblées de billes magnétiques fonctionnalisées mises en rotation par un champ magnétique externe. Surtout, cette méthode dite homogène est rapide, très sensible sur une large plage de concentration et ne nécessite pas de substrats ou de capteurs magnétiques.

Les longueurs de chaînes de billes magnétiques biotinylées tournant dans une solution augmentent avec l'ajout de biomolécules complémentaires (avidine) à la solution, et surtout, l'augmentation de la longueur de la chaîne était directement liée à la concentration d'avidine ajoutée à la solution. Ce changement dans la longueur des chaînes a été mesuré avec une grande précision en surveillant les changements dans la transmission optique des chaînes tournantes dans la solution. Notamment, la transmittance optique à travers la solution dépendait de la longueur des chaînes tournantes, qui à son tour était liée à la concentration de molécules d'avidine ajoutées à la solution.

Le montage expérimental se composait de trois éléments simples :une source lumineuse d'un faisceau blanc non polarisé, une cuvette contenant une solution de billes magnétiques fonctionnalisées, et un spectromètre compact. Les billes magnétiques biotinylées utilisées par les chercheurs avaient un diamètre de 250 nm, et se composait de particules superparamagnétiques intégrées dans une matrice polymère. La surface du polymère a été recouverte de biomolécules de biotine et la concentration d'avidine ajoutée à la solution a été mesurée en appliquant un champ magnétique rotatif à la cuvette et en surveillant la transmission optique de la solution lorsque la molécule cible (avidine) a été ajoutée à la solution.

En 30 secondes, les chercheurs ont déterminé quantitativement la concentration d'avidine ajoutée à la solution avec une sensibilité de 100 pM et une plage dynamique d'au moins quatre ordres de grandeur. Ce protocole est un rapide, très sensible, des moyens peu coûteux et homogènes pour quantifier les processus de bioreconnaissance.