La détection précoce des maladies est l'un des plus grands défis que les biochimistes et les scientifiques des matériaux tentent de relever en combinant leur expertise au Missouri S&T. Les chercheurs ont utilisé la nanotechnologie dans le diagnostic biomédical, un processus appelé nanodiagnostic, pour créer un nouveau biocapteur d'ADN ultrasensible. Le nouveau capteur pourrait potentiellement détecter des biomarqueurs basés sur l'ADN pour le diagnostic précoce du cancer et des troubles génétiques, ainsi que de surveiller les réponses des patients aux thérapies.

Un biocapteur électrochimique de base est constitué d'un élément de reconnaissance biologique, un convertisseur de signal et un processeur. Ces biocapteurs détectent, transmettre et enregistrer des informations sur les substances biologiques, tels que les acides nucléiques (ADN et ARN), protéines, anticorps, antigènes, et d'autres composants biologiques, comme le glucose.

"La biodétection avec des nanomatériaux présente les avantages d'une plus grande sensibilité et d'une réponse plus rapide que les méthodes analytiques traditionnelles qui nécessitent les dispositifs médicaux d'aujourd'hui et des techniques d'amplification moléculaire chronophages, " dit le Dr Risheng Wang, professeur adjoint de chimie à Missouri S&T et chercheur principal de l'étude.

Les chercheurs ont fabriqué le nouveau biocapteur à partir de nanotubes de carbone et de nanoparticules d'or, qui lui donnent une forme radiale en 3D similaire à celle d'un oursin. Wang dit que le biocapteur a généré une réponse électrochimique remarquable.

« Parce que la combinaison de nanotubes de carbone et de nanoparticules d'or a produit une quantité plus grande que la normale, zone de contact supraconductrice, nous avons découvert que ce biocapteur pouvait détecter les acides nucléiques à très faible abondance dans des milieux biologiques complexes, " dit le Dr Wenyan Liu, professeur adjoint de recherche en chimie au Missouri S&T. « Il était également très sélectif pour distinguer un seul ADN mésapparié de l'ADN entièrement apparié. Ce type de système de nanodiagnostic est un candidat potentiel pour les mesures médicales au point de service en raison de son excellente stabilité et de sa possibilité de miniaturisation.

L'étude, "Biocapteur d'ADN électrochimique sans étiquette et ultrasensible basé sur des nanoclusters de nanotubes de carbone et de nanoparticules d'or, " a été publié aujourd'hui par ACS (American Chemical Society) Publications dans le 7 avril, 2020, journal, Chimie analytique , et figurait sur la couverture du numéro.

Les collaborateurs S&T incluent l'auteur correspondant Liu, et co-auteur Dr. Shou Han, un ancien boursier post-doctoral en chimie qui est maintenant à l'Université du Missouri-Kansas City. Dr Ming Zheng, chimiste de recherche à l'Institut national des normes et de la technologie à Gaithersburg, Maryland, également co-auteur de la recherche.

Au cours des deux dernières années, La recherche biochimique de Wang financée par la NSF s'est également concentrée sur le développement de nanostructures d'origami à base d'ADN pour l'administration de médicaments anticancéreux et comme sondes pour identifier les microARN à utiliser comme biomarqueurs moléculaires pour le diagnostic précoce des cancers et d'autres maladies. La NSF a financé ses travaux sur le développement de nanostructures d'ADN auto-assemblées pour fabriquer une nouvelle génération de circuits électroniques moléculaires pour la miniaturisation des ordinateurs et autres appareils électroniques.