Nanopartículas poliméricas cargadas con colorante funcional de ADN: Plataforma FRET ultrabrillante para la detección...

Área de la Ciencia:

• Nanotecnología
• Ingeniería biomédica
• Química analítica

Sus antecedentes:

• La biosensorización óptica requiere estrategias de amplificación de la señal para mejorar la sensibilidad.
• La transferencia de energía de resonancia de Förster (FRET) utilizando nanopartículas (NP) es prometedora, pero limitada por el tamaño de NP en relación con el radio de Förster.
• Las sondas FRET existentes a menudo carecen del brillo y la amplificación necesarios para detectar biomarcadores de baja abundancia.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva sonda de nanopartículas basada en FRET con capacidades gigantes de recolección de luz para el biosensing óptico amplificado.
• Superar las limitaciones de los donantes de FRET convencionales mediante la creación de nanoantenas de recolección de luz altamente eficientes.
• Para lograr la detección específica de secuencias de ácidos nucleicos con límites de detección ultrabajos.

Principales métodos:

• Fabricación de nanopartículas de 40 nm cargadas con colorante (ácido metacrilato-co-metacrílico) (PMMA-MA) (nanoantenas que recogen la luz).
• Desarrollo de una nueva metodología de funcionalización utilizando grupos de azido/carboxilato para el acoplamiento por clic libre de Cu de oligonucleótidos.
• ensamblaje de nanosondas con oligonucleótidos injertados en la superficie como aceptores de FRET (Cy5) y tintes de nanopartículas como donantes de FRET (rodamina).

Principales resultados:

• Las nanoantenas funcionales demostraron una recolección de luz gigante con aproximadamente 3200 donantes de rodamina.
• La hibridación con ácido nucleico objetivo (marcador de cáncer sobreviviente) desencadenó FRET, lo que condujo a una amplificación de la señal de 75 veces.
• La nanosonda logró una respuesta ratiométrica específica de la secuencia de dos colores con un límite de detección tan bajo como 0.25 pM.
• El biosensor desarrollado exhibió un brillo sin precedentes, superando las sondas FRET moleculares en > 2000 veces y QDot-605 en ~ 100 veces.

Conclusiones:

• Las sondas FRET de nanoantenas de recolección de luz desarrolladas superan las limitaciones fundamentales en el biosensing basado en FRET.
• Este concepto de detección amplificado aumenta significativamente la sensibilidad y el brillo de las sondas fluorescentes para objetivos biomoleculares.
• La tecnología es prometedora para avanzar en la detección sensible y específica de marcadores de cáncer y otros biomarcadores.