Onderzoekers van het Boston College ontdekten dat een cluster van koolstofnanobuisjes bedekt met een dunne laag eiwitherkennend polymeer een biosensor vormt die elektrochemische signalen kan gebruiken om minieme hoeveelheden eiwitten te detecteren. Deze nieuwe biosensor zou een cruciaal nieuw diagnostisch hulpmiddel kunnen zijn voor de detectie van kanker en andere ziekten.

De nanobuis biosensor, beschreven door Thomas Chiles en zijn collega's in een paper gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Nanotechnologie , bleek in staat om humaan ferritine te detecteren, het primaire ijzer opslaande eiwit van cellen, en E7-oncoproteïne afgeleid van humaan papillomavirus. Verdere tests met calmoduline toonden aan dat de sensor onderscheid kon maken tussen variëteiten van het eiwit die verschillende vormen aannemen, volgens het multidisciplinaire team van biologen, chemici, en natuurkundigen die de sensor hebben ontwikkeld.

Moleculaire imprinttechnieken hebben aangetoond dat polymeerstructuren kunnen worden gebruikt bij de ontwikkeling van sensoren die bepaalde organische verbindingen kunnen herkennen, maar het herkennen van eiwitten heeft een moeilijke reeks uitdagingen opgeleverd. Het team van Dr. Chiles gebruikte arrays van draadachtige nanobuisjes bedekt met een niet-geleidende polymeercoating die in staat is eiwitten te herkennen met een gevoeligheid van subpicogram per liter.

Centraal in de functie van de sensor staan ​​afdrukken van de eiwitmoleculen in de niet-geleidende polymeercoating. Omdat de afdrukken de dikte van de coating verminderen, deze gebieden van het polymeer registreren een lager niveau van impedantie dan de rest van de polymeerisolator wanneer ze in contact komen met de ladingen die inherent zijn aan de eiwitten en een geïoniseerde zoutoplossing. Wanneer een eiwitmolecuul in zijn spiegelbeeld valt, het vult de leegte in de isolator, waardoor de nanobuisjes een overeenkomstige verandering in impedantie kunnen registreren, signalering van de aanwezigheid van het eiwit.

Binding kan in realtime worden gelezen, in plaats van na dagen of weken laboratoriumanalyse, wat betekent dat de moleculaire imprinting-techniek van nanobuisjes de weg zou kunnen effenen voor biosensoren die in staat zijn om humaan papillomavirus of andere virussen weken eerder te detecteren dan de beschikbare diagnostische technieken momenteel toestaan. In tegenstelling tot het zoeken naar het HPV-antilichaam of celgemedieerde immuunresponsen na de eerste infectie, de nanobuissensor kan het HPV-eiwit direct volgen. In aanvulling, er is geen chemische marker vereist voor de labelvrije elektrochemische detectiemethoden.

Dit werk wordt gedetailleerd beschreven in een document met de titel, "Een moleculaire imprint nanosensor voor ultragevoelige detectie van eiwitten." Een samenvatting van dit artikel is beschikbaar op de website van het tijdschrift.