Nanosensor de grafeno detecta biomarcadores a través de lágrimas

Nanosensor de grafeno detecta biomarcadores a través de lágrimas


En un reciente artículo publicado en la revista TalantaLos investigadores demostraron un nuevo enfoque para permitir la detección específica de biomarcadores en lágrimas humanas utilizando un nanosensor de afinidad de grafeno basado en aptámeros.

Detección de biomarcadores a través de lágrimas con nanosensores de grafeno​​​​​​

​​​​​​Estudio: Para detectar biomarcadores en el ojo utilizando un nanobiosensor de afinidad de grafeno basado en aptámeros. Crédito: Wallenrock/Shutterstock.com

La capacidad de detectar y medir los biomarcadores en fluidos fisiológicos sin diluir permite la aplicación de nanosensores en la medición de muestras de fluidos biológicos cuyas diluciones no son prácticas.

Biomarcadores de líquido lagrimal

Las lágrimas están recibiendo cada vez más atención como biosensores con biomarcadores de enfermedades, incluidos metabolitos, electrolitos, proteínas y enzimas, que brindan información sobre el estado de la salud humana. Recientemente, se han desarrollado biosensores basados ​​en afinidad para detectar biomarcadores de enfermedades. Los ligandos de afinidad en los biosensores pueden ser aptámeros o anticuerpos que reconocen las moléculas diana.

Debido a las excelentes propiedades de los aptámeros y el grafeno, los nanosensores de afinidad basados ​​en aptámeros realizados en transistores de efecto de campo de grafeno (GFET) han recibido una atención considerable. Permiten la detección sensible de una amplia gama de analitos, desde iones hasta proteínas en el diagnóstico clínico. Los nanosensores de grafeno tienen un tamaño reducido y son detectores ideales para biomarcadores en las lágrimas.

Nanobiosensor de afinidad de grafeno basado en aptámeros

En el presente estudio, los investigadores demostraron un nuevo enfoque para detectar y medir los biomarcadores en lágrimas humanas sin diluir utilizando un nanosensor de afinidad de grafeno basado en aptámeros. El canal conductor de grafeno en GFET se protegió con una nanolámina de polietilenglicol (PEG), cuyo grosor se eligió para suprimir la adsorción de moléculas no específicas.

La modificación de gráficos con PEG de diferentes pesos moleculares limitó la unión no específica y permitió la especificidad y selectividad en la detección de biomarcadores en fluidos fisiológicos puros. Los resultados experimentales mostraron que los nanosensores fabricados podían detectar el factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), una citoquina inflamatoria, en un límite de detección de 0,34 picomolar.

resultados del estudio

Los investigadores primero realizaron mediciones del biomarcador en una solución tampón de fosfato (PBS) utilizando nanosensores sin modificaciones de PEG. Aquí, se usó TNF-α como marcador representativo transmitido por lágrimas y se midió una característica de transmisión al exponer el nanosensor a TNF-α en PBS. A medida que la concentración de TNF-α aumenta de 0,008 a 125 nanomoles, el punto de Dirac vdirector reducido de 27 a 2 milivoltios.

El aptámero rico en guanina unido al biomarcador (TNF-α) experimentó cambios conformacionales y se plegó en un G-quadruplex compacto y estable. En consecuencia, el aptámero cargado negativamente unido a la proteína se acercó a la superficie del grafeno, lo que llevó a una redistribución de la concentración del portador, lo que aumentó la corriente de la fuente de drenaje con un aumento en la concentración de TNF-α.

Se probaron nanosensores y aptámeros modificados con PEG en PBS para mediciones de biomarcadores. Los resultados mostraron que a medida que la concentración de TNF-α aumentaba de 0,008 a 125 nanomoles, la vdirector (punto de Dirac) disminuyó de 39 a 9 milivoltios con nanosensores modificados con PEG con un peso molecular de 350 daltons, lo que indica que la unión de aptámero y TNF-α introdujo dopaje de tipo n en el grafeno.

De manera similar, para nanosensores modificados con PEG de peso molecular de 1000 y 2000 dalton, aumentar la concentración de TNF-α de 0,008 a 125 nanomoles aumenta la vdirector (punto de Dirac) reducido de 55 a 27 milivoltios y de 30 a 1 milivoltio.

El punto de Dirac normalizado (ΔvdirectorvDirak, máx.) se usó como representante de la salida del sensor calculada para dispositivos modificados con PEG y no modificados con PEG y además se representó en función de la concentración de TNF-α. Con el aumento de la concentración de TNF-α, se observó una mayor concentración de complejos de aptámero/TNF-α, lo que refleja un aumento en el rendimiento del sensor.

El ajuste de la ecuación de enlace de Hill-Langmuir permitió la determinación de la constante de disociación de equilibrio kD Valor de 3,22 nanomoles para nanosensores modificados sin PEG. Por otro lado, el kD se encontró que era de 2,17, 2,89 y 2,86 nanomoles para los dispositivos con PEG de peso molecular de 350, 1000 y 2000 daltons, respectivamente.

Lo antes mencionado kD Los datos indicaron que la presencia de PEG en la superficie no tuvo efecto sobre la afinidad entre el TNF-α y el aptámero. Sin embargo, en cualquier concentración dada de TNF-α, los dispositivos modificados con PEG tuvieron un mayor rendimiento que los dispositivos no modificados con PEG, lo que sugiere que la modificación con PEG aumentó la longitud de detección de Debye en la superficie del grafeno.

Conclusión

En resumen, los investigadores demostraron un enfoque simple para permitir la detección específica y sensible de TNF-α en lágrimas oculares sin diluir mediante el empleo de un nanosensor de grafeno basado en aptámeros.

El nanosensor se configuró como un GFET y su superficie de grafeno se modificó con aptámero y PEG. El aptámero fue específico en el reconocimiento de TNF-α, lo que indujo un cambio en el portador de carga en la concentración de grafeno. Midiendo el cambio de portador, se determinó la concentración de TNF-α.

La nanolámina de PEG redujo la adsorción no específica y, por lo tanto, aumentó su especificidad, que además depende del peso molecular de PEG.

Por lo tanto, la optimización del peso molecular de PEG y el método de unión podría permitir la detección sensible y específica de otros biomarcadores en fluidos fisiológicos sin diluir necesarios para aplicaciones de atención médica.

Relación

Wang Z, Dai W, Yu S, Hao Z, Pei R, De Moraes C, Suh L, Zhao X y Lin Q, (2022). Hacia la detección de biomarcadores en el ojo con un nanobiosensor de afinidad de grafeno basado en aptámeros. Talanta250, página 123697. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039914022004933?via%3Dihub

Descargo de responsabilidad: Las opiniones expresadas aquí son las del autor, expresadas en su propia capacidad y no representan necesariamente las opiniones de AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, el propietario y operador de este sitio. Este descargo de responsabilidad forma parte de las condiciones de uso de este sitio web.

Related post

Subsidios secretos: cómo el gobierno está dando dinero gratis a las aerolíneas a través de su mercado de carbono

Subsidios secretos: cómo el gobierno está dando dinero gratis…

A las aerolíneas del Reino Unido se les permitió contaminar de forma gratuita y recibieron subsidios a través del esquema de…
Revestimiento de acero superhidrofóbico a base de grafeno ecológico

Revestimiento de acero superhidrofóbico a base de grafeno ecológico

Los recubrimientos superhidrofóbicos son superficies repelentes al agua con múltiples aplicaciones industriales que incluyen autolimpieza, resistencia química, minimización de arrastre, detección,…

El grafeno «caliente» muestra la migración de átomos de…

24 de junio de 2022 (Noticias de Nanowerk) Recientemente se midió por primera vez la migración de átomos de carbono en…

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.