Champaign, Ill. - La detección de la presencia de pintura con plomo peligrosa podría ser tan sencillo como pulsar un pedazo de papel contra una pared y observando un cambio de color.
Científicos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han desarrollado un biosensor altamente sensible y selectivo que las funciones de la misma manera que una tira de papel tornasol. Los investigadores informan de su descubrimiento en un artículo que ha sido aceptado para su publicación en la Revista de la Sociedad Química de Estados Unidos, y publicado en su sitio Web. El sensor colorimétrico se basa en la química de ADN-oro de las nanopartículas, y podría ser utilizado para detectar una variedad de contaminantes ambientales.
El uso de nanopartículas de oro atadas con ADN, el profesor de química Yi Lu Illinois y el estudiante graduado Juewen Liu son capaces de hibridar las nanopartículas en grupos agregados que tienen un color azul característico. En la presencia de un ion metálico específico, el catalizador de ADN se romperá nanopartículas de oro individuales, resultando en un cambio de color a rojo dramática. La intensidad del color depende de la concentración inicial de iones metálicos contaminantes.
Mediante la aplicación de la solución de ADN de nanopartículas de oro y a un sustrato, los investigadores pueden crear un biosensor que funciona en la misma manera que el papel de tornasol. "Estos sensores colorimétricos simples eliminan la necesidad de instrumentos adicionales, y son muy adecuadas para la detección y cuantificación in situ en tiempo real", dijo Lu.
Para obtener el ADN catalítico necesario para sus biosensores, Lu y Liu utilizan un enfoque combinatorio llamado selección in vitro. Simple y rentable, el proceso de selección se puede degustar una gran cantidad de ocupantes de ADN (hasta 1,000 billones de moléculas), amplificar la secuencia deseada por la reacción en cadena de la polimerasa e introducir mutaciones para mejorar el rendimiento.
Aunque la mayor parte del ADN se doble cadena, la catalítica uso de ADN Lu y Liu tiene una sola hebra que puede envolver alrededor como una proteína. En esa sola hebra, los investigadores MODA un sitio de unión específico - en una especie de bolsillo que sólo puede acomodar el ion metálico de elección.
"Además de liderar el proceso de selección se puede personalizar para seleccionar ADN catalítico que estar activo para otros iones metálicos, como el mercurio, el cadmio y el zinc", dijo Lu.
La respuesta dinámica de la solución de sensor se puede ajustar en un amplio intervalo mediante la introducción de ADN catalítico inactivo en la mezcla, dijo Lu. La incorporación de más del ADN inactivo cambiará la sensibilidad del sensor a las concentraciones de contaminantes más altos sin saturación. Mediante el uso de varias combinaciones de ADN catalítica activa e inactiva, el sensor podría ser empaquetado como una matriz colorimétrico para detectar diferentes concentraciones de contaminantes.
"Hay muchas casas antiguas de todo el mundo que todavía contienen pintura con plomo", dijo Lu. "De acuerdo con la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, kits de prueba de pintura con plomo que se encuentran actualmente disponibles han mostrado altas tasas de ambos resultados positivos falsos y negativos falsos si se compara con los resultados de laboratorio. Nuestro sensor de nanopartículas catalítica del ADN-el oro puede superar estas deficiencias ".
Lu también está trabajando con colegas en Nanotecnología de la National Science Foundation y el Centro de Ingeniería para Directed Asamblea de Nanoestructuras (una asociación entre Illinois, el Instituto Politécnico Rensselaer y el Laboratorio Nacional de Los Alamos) para desarrollar aún más la tecnología de biosensores. Por ejemplo, Lu está trabajando con colaboradores de Illinois Paul Braun y Gerard Wong para producir nanopartículas de diferentes materiales.
"Nuestro objetivo final es desarrollar una matriz microchip con diferentes esquemas de color para detectar simultáneamente muchos iones metálicos diferentes", dijo Lu.
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