La detección de enfermedades en una etapa temprana es uno de los mayores desafíos que los bioquímicos y los científicos de materiales están tratando de enfrentar al combinar su experiencia en Missouri S&T. Los investigadores utilizaron la nanotecnología en el diagnóstico biomédico, un proceso llamado nanodiagnóstico, para crear un nuevo biosensor de ADN ultrasensible. El nuevo sensor podría detectar biomarcadores basados ​​en el ADN para el diagnóstico temprano de cáncer y trastornos genéticos. así como monitorear las respuestas de los pacientes a las terapias.

Un biosensor electroquímico básico consta de un elemento de reconocimiento biológico, un convertidor de señal y un procesador. Estos biosensores detectan, transmitir y registrar información sobre sustancias biológicas, como los ácidos nucleicos (ADN y ARN), proteínas, anticuerpos, antígenos, y otros componentes biológicos, como la glucosa.

"La biodetección con nanomateriales tiene las ventajas de una mayor sensibilidad y una respuesta más rápida que los métodos analíticos tradicionales que requieren los dispositivos médicos actuales y las técnicas de amplificación molecular que requieren mucho tiempo, "dice el Dr. Risheng Wang, profesor asistente de química en Missouri S&T e investigador principal del estudio.

Los investigadores hicieron el nuevo biosensor a partir de nanotubos de carbono y nanopartículas de oro, que le dan una forma radial tridimensional similar a la de un erizo de mar. Wang dice que el biosensor generó una respuesta electroquímica notable.

"Debido a que la combinación de nanotubos de carbono y nanopartículas de oro produjo una mayor cantidad de lo normal, área de contacto superconductora, descubrimos que este biosensor podía detectar los ácidos nucleicos de abundancia ultrabaja en medios biológicos complejos, "dice el Dr. Wenyan Liu, profesor asistente de investigación de química en Missouri S&T. "También fue muy selectivo en la discriminación de un solo ADN no coincidente del ADN completamente coincidente. Este tipo de sistema de nanodiagnóstico es un candidato potencial para las mediciones médicas en el punto de atención debido a su excelente estabilidad y posibilidad de miniaturización".

El estudio, "Biosensor de ADN electroquímico ultrasensible y sin etiquetas basado en nanoclusters de nanopartículas de oro y nanotubos de carbono tipo Urchin, "fue publicado hoy por ACS (American Chemical Society) Publicaciones en el 7 de abril de 2020, diario, Química analítica , y aparece en la portada del número.

Los colaboradores de S&T incluyen al autor correspondiente Liu, y el coautor Dr. Shou Han, un ex becario postdoctoral en química que ahora se encuentra en la Universidad de Missouri-Kansas City. Dr. Ming Zheng, químico investigador en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Gaithersburg, Maryland, también fue coautor de la investigación.

Durante los últimos dos años, La investigación bioquímica de Wang, financiada por la NSF, también se ha centrado en el desarrollo de nanoestructuras de origami basadas en ADN para la administración de fármacos que combaten el cáncer y como sondas para identificar microARN para su uso como biomarcadores moleculares para el diagnóstico temprano de cánceres y otras enfermedades. La NSF ha financiado su trabajo en el desarrollo de nanoestructuras de ADN autoensambladas para fabricar una nueva generación de circuitos electrónicos moleculares para la miniaturización de computadoras y otros dispositivos electrónicos.