Werktuigbouwkundig ingenieur bedenkt een manier om de gevoeligheid van nanoporiën te vergroten voor vroege detectie van ziekten

Kamruzzaman Joty, afgestudeerd student werktuigbouwkunde van SMU Lyle, heeft een nieuwe techniek in de nanotechnologie geïntroduceerd voor het detecteren en analyseren van biomoleculen, wat mogelijk de weg vrijmaakt voor nieuwe methoden voor vroege ziektedetectie.

De studieonlangs te zien op de cover van Analytische Chemieintegreert octaëdrische DNA-origami-structuren met nanoporiën in vaste toestand om de detectie van eiwitten aanzienlijk te verbeteren, vooral die welke in lage concentraties aanwezig zijn.

“Dit werk zou de weg kunnen vrijmaken voor de ontwikkeling van geavanceerde biosensortechnologieën, met potentiële toepassingen in biomedisch onderzoek en diagnostische hulpmiddelen, vooral voor ziekten die worden gekenmerkt door eiwitbiomarkers met een lage overvloed,” zei Joty.

Nanoporiën zijn kleine gaatjes die individuele moleculen kunnen detecteren terwijl ze er doorheen gaan, waardoor ze ideale hulpmiddelen zijn voor het analyseren van biomoleculen zoals DNA en eiwitten. Het detecteren van eiwitten in zeer lage concentraties, zoals die worden aangetroffen in vroege stadia van ziekten, was echter een uitdaging.

Joty en zijn onderzoeksteam stelden vast dat het combineren van de precisie van DNA-origami met de robuustheid van nanoporiën in vaste toestand een ‘hybride nanoporie’-systeem zou kunnen creëren, dat een nauwkeurigere analyse mogelijk maakt. DNA-origami is een methode waarbij DNA-strengen in specifieke vormen worden gevouwen, zoals een octaëder, om het vermogen van de nanoporie om eiwitten te vangen en te detecteren te vergroten.

In het onderzoek gebruikten de onderzoekers holo-humaan serumtransferrine als modeleiwit om te laten zien hoe de hybride nanoporie beter zou kunnen presteren dan traditionele nanoporiën wat betreft gevoeligheid en detectienauwkeurigheid.

Veel ziekten, waaronder kanker en neurodegeneratieve aandoeningen, worden gekenmerkt door eiwitten die in zeer kleine hoeveelheden aanwezig zijn, waardoor ze moeilijk vroegtijdig te detecteren zijn. Het vermogen van de hybride nanoporie om deze weinig voorkomende eiwitten te detecteren zou kunnen leiden tot eerdere diagnoses en betere behandelingsresultaten.

“In de toekomst zullen we ons concentreren op het verfijnen van het ontwerp van DNA-origamistructuren en nanoporieconfiguraties om de gevoeligheid verder te verbeteren en het bereik van detecteerbare biomoleculen te verbreden,” zei Joty. “Dit opwindende werk zou kunnen leiden tot innovaties op het gebied van de ontdekking van geneesmiddelen, de diagnostiek van ziekten en fundamenteel biologisch onderzoek.”