Bij klinische diagnostiek is het is van cruciaal belang om biomoleculen op een eenvoudige, snelle en gevoelige manier. Artsen controleren meestal antilichamen omdat deze kleine eiwitten zich hechten aan antigenen, of vreemde stoffen, we worden elke dag geconfronteerd. De meeste biomoleculen, echter, hebben gecompliceerde laadkarakteristieken, en de sensorrespons van conventionele koolstofnanobuissystemen kan grillig zijn. Een team in Japan heeft onlangs onthuld hoe deze systemen werken en heeft veranderingen voorgesteld om de detectie van biomoleculen drastisch te verbeteren. Ze rapporteren hun bevindingen in de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde .

Deze onderzoekers demonstreerden een nieuwe techniek om te detecteren, meten en analyseren van biomoleculen met inhomogene ladingsverdelingen door de oplossing aan te passen waarin ze het biomolecuul bewaken. Ze gebruikten koolstofnanobuisjes met dunne filmtransistors (CNT-TFT's) om de precieze hoeveelheid van een specifiek biomolecuul in een monster te bepalen.

CNT-TFT-biosensoren gebruiken immuun-antilichaamreceptoren, aptameren genaamd, om de netto elektrische lading van het deel van het doelmolecuul te detecteren. Nadat wetenschappers een molecuul hebben geïdentificeerd, een antilichaam wordt gemaakt om eraan te hechten in oplossing. Dat antilichaam maakt vervolgens verbinding met een aptamer op een dunne film van koolstofnanobuisjes die de verbinding omzet in een elektrisch signaal voor sensordetectie. Met deze verbeterde sensorrespons, onderzoekers kunnen de Debye-lengte bepalen, of de afstand tussen een puntlading en het molecuul, om de ongelijke ladingsverdelingen van een molecuul in kaart te brengen.

De groep ontdekte dat ze moesten kijken hoe de ladingen dicht bij het oppervlak van een molecuul werden verdeeld om het gecompliceerde gedrag in het sensorsignaal te begrijpen. "Ondanks dat het hetzelfde doelmolecuul is, de polariteiten van de sensorrespons zijn totaal verschillend van positief of negatief, " zei Ryota Negishi, een auteur op papier.

"We hebben de verbetering van het dynamisch bereik bereikt door een lage concentratie bufferoplossing te gebruiken, "Zei Negishi. "Als gevolg daarvan, we hebben het mechanisme van gecompliceerde sensorrespons verduidelijkt, wat niet is opgehelderd in eerdere rapporten."

Veel verschillende kenmerken van een experiment kunnen de Debye-lengte van een molecuul beïnvloeden, dus deze resultaten zijn veelbelovend voor het verder aansturen van sensoren en het aanpassen van hun dynamisch bereik.

Volgende, Negishi en zijn collega's hopen een manier te vinden om hun bevindingen in meer levensechte scenario's te gebruiken. "Voor praktische toepassing, het is essentieel om een ​​detectietechnologie te ontwikkelen die kan worden gedetecteerd onder hoge concentratieomstandigheden in de buurt van bloed."