Encontrar una forma rápida y económica de detectar cepas específicas de bacterias y virus es fundamental para la seguridad alimentaria. calidad del agua, protección del medio ambiente y salud humana. Sin embargo, métodos actuales para detectar cepas de bacterias que causan enfermedades, como E. coli requieren cultivos de células biológicas que requieren mucho tiempo o enfoques de amplificación de ADN que dependen de costosos equipos de laboratorio.

Ahora, Josh Hihath, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de California, Davis, y colegas de la Universidad de Washington y la Universidad de Economía y Tecnología TOBB en Ankara, Turquía ha adaptado un dispositivo electrónico molecular llamado unión de ruptura de una sola molécula para detectar ARN de cepas de E. coli conocido por causar enfermedades. Los hallazgos se publicaron en línea hoy (5 de noviembre) en la revista Nanotecnología de la naturaleza .

"El confiable, Detección e identificación eficiente y económica de cepas específicas de microorganismos tales como E. coli es un gran desafío en biología y ciencias de la salud, "dijo Hihath." Nuestra técnica podría allanar el camino para detección sencilla de patógenos, cepas bacterianas resistentes a los antimicrobianos y biomarcadores para el cáncer ".

Hihath y su equipo se centraron en E. coli Dado que es un patógeno común que se puede encontrar fácilmente en el suministro de alimentos, pero puede que no cause una enfermedad de forma benigna. La peor cepa de E. coli , llamado E. coli O157:H7, produce una sustancia tóxica llamada toxina Shiga que causa diarrea con sangre, insuficiencia renal e incluso la muerte.

Los dispositivos de unión de ruptura de una sola molécula consisten en dos electrodos metálicos con interfaces atómicamente afiladas que se ponen en contacto en una solución líquida de interés. como una solución que contiene secuencias de ARN de E. coli. A medida que los electrodos entran en contacto y se separan, se aplica una polarización eléctrica y se mide la corriente. Este proceso se repite cientos o miles de veces para determinar la conductancia de una sola molécula.

"Una de las preguntas que hicimos es ¿qué tan pequeño es necesario un cambio en la secuencia para causar un cambio significativo en la conductancia eléctrica?" dijo Hihath. "Lo más pequeño que podemos cambiar es una base única, así que decidimos ver si se puede medir un cambio de base única ".

Al probar secuencias cortas de ARN unido al ADN con enlazadores químicos, el equipo examinó un E. coli secuencia que produciría la toxina Shiga. Sus hallazgos mostraron que se podían medir los cambios en la resistencia eléctrica del ARN debido a un cambio de base única, lo que les permitiría ver no solo si una secuencia era E. coli, sino la cepa específica de E. coli que produce la toxina Shiga.

"Un sistema que podría identificar de forma selectiva secuencias cortas de ADN o ARN abre nuevas vías para desarrollar una plataforma de sensores electrónicos para una amplia gama de aplicaciones, ", agrega." Con el tiempo, queremos llegar al punto en el que podamos extraer muestras de ARN de organismos reales y medir su conductancia en una plataforma de detección ".