Onderzoekers van McMaster University hebben een manier gevonden om DNA te gebruiken als de motor van een microscopische "machine" die ze kunnen inschakelen om sporen van stoffen te detecteren die variëren van virussen en bacteriën tot cocaïne en metalen.

"Het is een volledig nieuw platform dat kan worden aangepast aan vele soorten gebruik, " zegt John Brennan, directeur van McMaster's Biointerfaces Insitute en co-auteur van een paper in het tijdschrift Natuurcommunicatie die de technologie beschrijft. "Deze DNA-nano-architecturen zijn aanpasbaar, zodat elk doelwit detecteerbaar moet zijn."

DNA is vooral bekend als genetisch materiaal, maar is ook een zeer programmeerbare molecule die zich leent voor engineering voor synthetische toepassingen.

De nieuwe methode vormt afzonderlijk geprogrammeerde stukjes DNA-materiaal tot paren in elkaar grijpende cirkels.

De eerste blijft inactief totdat deze wordt vrijgegeven door de tweede, als een fietswiel in een slot. Wanneer de tweede cirkel, fungerend als het slot, wordt blootgesteld aan zelfs maar een spoor van de doelstof, het opent, het bevrijden van de eerste cirkel van DNA, die zich snel repliceert en een signaal creëert, zoals een kleurverandering.

"De sleutel is dat het selectief wordt geactiveerd door alles wat we willen detecteren, " zegt Brennan, die de Canada Research Chair in Bioanalytical Chemistry and Biointerfaces bekleedt. "We hebben in wezen een stukje DNA genomen en het gedwongen om iets te doen waarvoor het nooit is ontworpen. We kunnen het slot zo ontwerpen dat het specifiek is voor een bepaalde sleutel. Alle onderdelen zijn gemaakt van DNA, en uiteindelijk wordt die sleutel bepaald door hoe we het bouwen."

Het idee voor de "DNA-nanomachine" komt uit de natuur zelf, legt co-auteur Yingfu Li uit, die de Canada Research Chair in Nucleic Acids Research bekleedt.

"Biologie gebruikt allerlei moleculaire machines op nanoschaal om belangrijke functies in cellen te bereiken, " zegt Li. "Voor de eerste keer, we hebben een op DNA gebaseerde nanomachine ontworpen die in staat is om ultragevoelige detectie van een bacteriële ziekteverwekker te bereiken."

De op DNA gebaseerde nanomachine wordt verder ontwikkeld tot een gebruiksvriendelijke detectiekit waarmee snel verschillende stoffen kunnen worden getest, en binnen een jaar zou kunnen overgaan op klinische tests.