(PhysOrg.com) - Un equipo de investigadores de la Universidad de Toronto ha utilizado nanomateriales para desarrollar un microchip económico lo suficientemente sensible como para determinar rápidamente el tipo y la gravedad del cáncer de un paciente para que la enfermedad pueda detectarse antes y obtener un tratamiento más eficaz. Su trabajo, reportado en dos artículos publicados en las revistas ACS Nano y Nanotecnología de la naturaleza , podría anunciar una era en la que los diagnósticos moleculares económicos pero sofisticados se convertirán en algo común.
El nuevo dispositivo de los investigadores puede detectar fácilmente los biomarcadores característicos que indican la presencia de cáncer a nivel celular. a pesar de que estas biomoléculas, genes que indican formas agresivas o benignas de la enfermedad y diferencian subtipos de cáncer, generalmente están presentes solo en niveles bajos en muestras biológicas. El análisis se puede completar en 90 minutos, una mejora significativa con respecto a los procedimientos de diagnóstico existentes que generalmente toman días.
"Hoy dia, se necesita una sala llena de computadoras para evaluar una muestra clínicamente relevante de biomarcadores de cáncer y los resultados no están disponibles rápidamente, ", dijo la co-líder del equipo Shana Kelley." Nuestro equipo pudo medir biomoléculas en un chip electrónico del tamaño de la yema de un dedo y analizar la muestra en media hora. La instrumentación necesaria para este análisis puede estar contenida en una unidad del tamaño de una BlackBerry ".
El dispositivo de nanoelectrodos que Kelley, colaborador Edward Sargent, y sus estudiantes crearon es capaz de detectar genes relacionados con enfermedades sin el uso de PCR para amplificar ADN de bajo nivel. Los electrodos que son el componente clave del dispositivo, tienen una nueva forma nanoestructurada altamente ramificada que puede detectar concentraciones attomolares de ADN. Usando matrices de electrodos, cada uno difiere en el grado de ramificación nanoestructurada, los investigadores pudieron construir un dispositivo capaz de detectar moléculas de ADN de más de seis órdenes de magnitud, superar el problema del rango dinámico, la capacidad de detectar moléculas comunes y raras, que ha afectado a otros dispositivos.
Los investigadores fabricaron estos dispositivos utilizando un proceso de producción de microchip estándar conocido como fotolitografía para crear la red de electrodos básica necesaria para medir múltiples biomarcadores simultáneamente. y luego usó una segunda técnica conocida como electrodeposición para hacer crecer las nanoestructuras ramificadas en los electrodos, controlando el tamaño de cada electrodo variando el tiempo durante el cual ocurrió la electrodeposición. Con los electrodos en su lugar, Los investigadores luego los recubrieron con varias moléculas de unión al ADN conocidas como ácidos péptido-nucleicos, o ANP, que puede diseñarse para unirse a una secuencia genética específica. Cuando un fragmento de ADN se une a su molécula de ADN o ARN complementaria, desencadena una reacción química que altera la señal eléctrica generada por el electrodo asociado.
Usando su dispositivo, los investigadores analizaron muestras de ARN mensajero de biopsias de cáncer de próstata. Su análisis mostró que el dispositivo puede detectar fusiones de genes características del cáncer de próstata. Más importante, el dispositivo pudo distinguir entre fusiones de genes asociadas con formas de cáncer de próstata de crecimiento rápido o lento.
El artículo que describe la construcción de este nanobiosensor se titula, "Programación de los límites de detección de biosensores mediante nanoestructuraciones controladas". Un resumen de este artículo está disponible en el sitio web de la revista.
El artículo que detalla el uso del nanobiosensor para detectar y caracterizar cánceres se titula, "Perfilado directo de biomarcadores de cáncer en tejido tumoral utilizando un circuito integrado de microelectrodo nanoestructurado multiplexado". Un resumen de este artículo está disponible en el sitio web de la revista.
Proporcionado por el Instituto Nacional del Cáncer (noticias:web)
