Biosensores fluorescentes de infrarrojo cercano basados en anclas de ADN covalente

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Ingeniería biomédica

Sus antecedentes:

• Los nanotubos de carbono de una sola pared semiconductores (SWCNT) son fluoróforos útiles en el infrarrojo cercano (NIR) para la biosensorización.
• Los métodos actuales de modificación no covalente para sensores basados en SWCNT tienen limitaciones en el reconocimiento molecular y la confiabilidad de la señal.
• El desarrollo de biosensores SWCNT estables y confiables requiere estrategias mejoradas de funcionalización de la superficie.

Objetivo del estudio:

• Introducir una nueva estrategia de funcionalización covalente para los SWCNT para crear biosensores fluorescentes NIR robustos.
• Demostrar que la modificación covalente a través de los defectos cuánticos de la guanina no afecta la fluorescencia del SWCNT.
• Establecer una plataforma versátil para el desarrollo de biosensores específicos y estables para diversos analíticos.

Principales métodos:

• Adhesión covalente de sondas de ADN de un solo hilo (ssDNA) a SWCNT utilizando defectos cuánticos de guanina como puntos de anclaje.
• Utilizando secuencias de ssDNA para la hibridación con ácidos nucleicos complementarios, actuando como sondas de captura.
• Investigación del efecto de la longitud de la sonda de captura en la modulación de la fluorescencia SWCNT durante la hibridación.
• Incorporación de unidades de reconocimiento adicionales en la secuencia de ssDNA para mejorar las capacidades de los sensores.

Principales resultados:

• Se desarrolló con éxito un nuevo enfoque de química covalente para la funcionalización de SWCNT sin comprometer la fluorescencia NIR (> 1000 nm).
• La hibridación del ADN a la sonda ssDNA en SWCNTs dio lugar a una modulación de fluorescencia significativa, con un aumento de la intensidad de la señal con la longitud de la sonda (20 > 10 ≫ 6 bases).
• La estrategia covalente proporciona una mayor estabilidad y una ruta genérica para el desarrollo de biosensores fluorescentes NIR avanzados.

Conclusiones:

• La química de defectos cuánticos de guanina covalente ofrece un concepto de diseño racional para crear biosensores estables y versátiles basados en SWCNT.
• Este método supera las limitaciones de los enfoques no covalentes, lo que permite un reconocimiento molecular confiable y la transducción de señales.
• La plataforma desarrollada demuestra el potencial para detectar objetivos clínicamente relevantes como los sideróforos bacterianos y la proteína del pico del SARS-CoV-2.