Dr. Park en collega's rapporteren over een nieuw biosensing-protocol gebaseerd op het monitoren van veranderingen in optische transmissie van een oplossing die zelf-geassembleerde ketens van gefunctionaliseerde magnetische kralen bevat die worden geroteerd door een extern magnetisch veld.

Biosensing op basis van de detectie van magnetische labels biedt een snelle, gevoelig en goedkoop protocol voor point-of-care medische diagnostiek, waar magnetoresitieve sensoren worden gebruikt om magnetische kralen te detecteren die op substraten zijn geïmmobiliseerd via bioherkenningsprocessen.

Echter, deze benadering vereist meerdere stappen - immobilisatie van probemoleculen, wassen om niet-specifieke binding te verwijderen, enzovoort – beperkingen die de gevoeligheid beperken, snelheid en kosten, en uiteindelijk de grootte van het systeem.

In een alternatieve benadering Sang Yoon Park bij het Electronics Inspired Interdisciplinary Research Instiute (EIIRIS), Toyohashi Tech en collega's van het Tokyo Institute of Technology, rapport over een nieuw biosensing-protocol gebaseerd op het monitoren van veranderingen in optische transmissie van een oplossing die zelf-geassembleerde ketens van gefunctionaliseerde magnetische kralen bevat die worden geroteerd door een extern magnetisch veld. belangrijk, deze zogenaamde homogene methode is snel, zeer gevoelig over een breed concentratiebereik en vereist geen substraten of magnetische sensoren.

De lengtes van ketens van gebiotinyleerde magnetische kralen die in een oplossing roteren, namen toe met de toevoeging van complementaire biomoleculen (avidine) aan de oplossing, en belangrijker nog, de toename in ketenlengte was direct gerelateerd aan de concentratie van avidine die aan de oplossing werd toegevoegd. Deze verandering in de lengte van de kettingen werd met hoge nauwkeurigheid gemeten door veranderingen in de optische transmissie van de roterende kettingen in de oplossing te volgen. Opmerkelijk, optische transmissie door de oplossing was afhankelijk van de lengtes van de roterende kettingen, wat op zijn beurt verband hield met de concentratie van avidinemoleculen die aan de oplossing werden toegevoegd.

De experimentele opstelling bestond uit drie eenvoudige componenten:een lichtbron van een niet-gepolariseerde witte bundel, een cuvet met een oplossing van gefunctionaliseerde magnetische kralen, en een compacte spectrometer. De door de onderzoekers gebruikte gebiotinyleerde magnetische bolletjes hadden een diameter van 250 nm, en bestond uit superparamagnetische deeltjes ingebed in een polymeermatrix. Het polymeeroppervlak werd bedekt met biotine-biomoleculen en de concentratie van avidine toegevoegd aan de oplossing werd gemeten door een roterend magnetisch veld aan te leggen op de cuvet en de optische transmissie van de oplossing te volgen wanneer het doelmolecuul (avidine) aan de oplossing werd toegevoegd.

Over 30 seconden, de onderzoekers bepaalden kwantitatief de concentratie van avidine toegevoegd aan de oplossing met een gevoeligheid van 100 pM en een dynamisch bereik van minstens vier ordes van grootte. Dit protocol is een snelle, hoog sensitief, goedkope en homogene middelen voor het kwantificeren van bioherkenningsprocessen.