Hidrogel funcionalizado de Aptamer molecularmente sensible para el monitoreo biológico plasmático continuo

Área de la Ciencia:

• Ingeniería biomédica
• Ciencias de los materiales
• Química analítica

Sus antecedentes:

• El seguimiento continuo in vivo de los biomarcadores de moléculas pequeñas es crucial para la evaluación de la salud en tiempo real.
• Los biosensores existentes a menudo carecen de la reversibilidad, sensibilidad y estabilidad biológica requeridas para aplicaciones in vivo.
• La tecnología de resonancia de plasma de superficie (SPR) ofrece capacidades de detección en tiempo real sin etiquetas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una plataforma de biosensores avanzada para la detección in vivo sensible y reversible de pequeñas moléculas.
• Diseñar una película de hidrogel molecularmente sensible, denominada aptagel, para una mayor sensibilidad a las moléculas pequeñas.
• Evaluar el rendimiento y la estabilidad de la plataforma de aptagel para el monitoreo continuo.

Principales métodos:

• Se utilizan hidrogeles con enlaces cruzados de aptamer dividido (aptagels) diseñados con macrómeros de polietilenglicol de 8 brazos.
• Utiliza resonancia de plasma de superficie (SPR) y modo guía de ondas óptica para la detección en tiempo real.
• Monitoreo incorporado de microbalance de cristal de cuarzo con disipación (QCM-D) para analizar la dinámica del hidrogel.
• Distribución optimizada de enlaces cruzados de aptamer y complementariedad de aptamer dividido para mejorar los cambios conformacionales.

Principales resultados:

• La plataforma de aptagel demostró la detección directa y reversible de la vancomicina.
• La formación de complejo molecular ternario inducida por el analito causó la contracción del aptagel y cambios en el índice de refracción.
• Se alcanzó un límite de detección de vancomicina de 160-250 nM con un rango de detección lineal de hasta 1 mM.
• Se ha demostrado una mejora significativa en la sensibilidad (6-9 veces) en comparación con las contrapartes monocapa.
• Se ha demostrado una excelente estabilidad en suero sanguíneo (24 h) y en plasma sanguíneo diluido (5 semanas).

Conclusiones:

• La plataforma de aptagel estructuralmente sensible proporciona una sensibilidad y estabilidad superiores para la detección de moléculas pequeñas.
• Este biosensor de aptagel es una herramienta prometedora para el monitoreo continuo in vivo de los biomarcadores.
• La plataforma desarrollada avanza en el campo del diagnóstico en tiempo real y el monitoreo terapéutico de medicamentos.