Sporen van biomoleculen zoals DNA kunnen worden gedetecteerd met een nieuwe "dynamische" techniek die is gebaseerd op de waarneming van associatie- en dissociatiegebeurtenissen van gouden nanodeeltjes. Als de gewenste DNA-sequentie aanwezig is, het kan twee nanodeeltjes omkeerbaar aan elkaar binden. Dit kan in realtime worden gedetecteerd door een verandering in lichtverstrooiing. Zoals gerapporteerd in het journaal Angewandte Chemie , deze methode onderscheidt echte signalen van ruis en kan afwijkingen van individuele bases detecteren.

Het detecteren en kwantificeren van biomoleculen in extreem kleine concentraties wordt steeds belangrijker voor toepassingen zoals vroege en nauwkeurige diagnose, toezicht op de behandeling van kanker, forensisch onderzoek, en zeer gevoelige tests voor biologische wapens. De huidige voorkeursmethode is de polymerasekettingreactie (PCR), die is gebaseerd op de enzymatische replicatie van DNA. Het nadeel van deze methode zijn de valse positieven die het gevolg kunnen zijn van de kleinste hoeveelheden onzuiverheden.

Wetenschappers die met Jwa-Min Nam aan de Seoul National University (Zuid-Korea) werken, hebben nu een nieuwe methode ontwikkeld voor het detecteren van extreem kleine hoeveelheden DNA - zonder replicatie, signaalversterking, of vals-positieve resultaten. Hun methode is gebaseerd op de detectie van individuele bindingsgebeurtenissen. Omdat de bindingspartners continu scheiden en vervolgens weer binden, het aantal detecteerbare resultaten wordt vermenigvuldigd en niet-specifieke signalen worden geminimaliseerd. Deze associërende en dissociërende nanodimeeranalyse (ADNA) is gebaseerd op de meting van lichtverstrooiing door gouden nanodeeltjes met behulp van donkerveldmicroscopie.

Het monster en twee soorten gouden nanodeeltjes worden op een glasplaatje geplaatst dat is bedekt met een dubbele lipidelaag. Eén type nanodeeltje heeft bindingsplaatsen op het oppervlak die verankeren in de lipidelaag. Het andere type bindt reversibel aan de lipidelaag, mobiel blijven. Beide nanodeeltjes hebben korte enkelstrengs DNA-segmenten die complementair zijn aan twee verschillende sequenties in het doel-DNA, zodat ze het kunnen binden. Wanneer een mobiel nanodeeltje heel dicht in de buurt komt van een geïmmobiliseerd, het doel-DNA kan ze in een dimeer binden.

Wanneer twee nanodeeltjes gebonden zijn, hun trillingen (plasmonen) zijn gekoppeld. Dit verandert de intensiteit en kleur van verstrooid licht, die in realtime kunnen worden gedetecteerd. De dynamische analyse van dimeren die tijdens de observatie dissociëren, is de sleutel tot het duidelijke onderscheid tussen de aanwezigheid en afwezigheid van het doel-DNA. De kinetiek van de dissociatie is significant verschillend voor DNA dat een perfecte match is en DNA met een enkele gewijzigde base.

Zelfs in aanwezigheid van ander DNA, zoals in een monster van menselijk bloedserum, het was mogelijk om ultra-lage concentraties van het doel-DNA selectief te detecteren en betrouwbaar te kwantificeren. Onder de gebruikte testomstandigheden de detectielimiet was ongeveer 46 DNA-kopieën.