Bioanálisis digital SERS de biomarcadores de una sola enzima

Área de la Ciencia:

• Ingeniería biomédica
• Química analítica
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• El bioanálisis digital ofrece detección de una sola molécula, pero los métodos convencionales de fluorescencia tienen limitaciones en la selectividad molecular y la multiplexación.
• Las técnicas existentes luchan para analizar simultáneamente múltiples objetivos y diferenciar biomoléculas estrechamente relacionadas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva plataforma de bioanálisis digital que utilice la dispersión de Raman mejorada en superficie (SERS) para la detección altamente selectiva y multiplexa de biomarcadores enzimáticos.
• Superar las limitaciones de los métodos basados en la fluorescencia en términos de selectividad molecular y análisis simultáneo de múltiples objetivos.

Principales métodos:

• Desarrollo de una plataforma de bioanálisis digital que integre la espectroscopia SERS con matrices de microcámara funcionales con nanopartículas de plata.
• Utilizando SERS para la amplificación de la señal de un millón de veces de los productos de reacción de una sola enzima.
• Aprovechando distintas firmas espectrales de Raman para el conteo digital preciso y la cuantificación multiplexada.

Principales resultados:

• La plataforma basada en SERS logró una amplificación de la señal de un millón de veces, lo que permitió un recuento digital preciso de biomarcadores enzimáticos.
• Se ha demostrado una alta selectividad molecular y capacidad de multiplejación mediante la detección y distinción de la acetilcolinesterasa (AChE) y la butirilcolinesterasa.
• Se alcanzó la sensibilidad a nivel femtomolar para la cuantificación de biomarcadores multiplexados y se cuantificó con éxito el AChE en líquido cefalorraquídeo humano en 8,5 minutos.

Conclusiones:

• La plataforma de bioanálisis digital SERS desarrollada proporciona una mayor selectividad molecular y capacidad de multiplexión, que sirve como una valiosa alternativa a los métodos basados en la fluorescencia.
• La plataforma demuestra un potencial significativo para el diagnóstico clínico, en particular en la diferenciación de los tipos de demencia a través de la cuantificación precisa del nivel de enzimas en muestras biológicas complejas.
• Este estudio amplía el alcance del bioanálisis digital, permitiendo la cuantificación de alta precisión de múltiples biomarcadores en matrices complejas.