'Trampolino' sensori chiave per la rilevazione del DNA

Marzo 26, 2016 Admin Salute 0 10
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Secondo il ricercatore Dr. Raj Mutharasan, un professore universitario di Drexel di Ingegneria, un'applicazione unica del gruppo di titanato zirconato di piombo (PZT) per corrente di tecnologia dei sensori cantilever piezoelettrico-eccitato ha creato un modo per condurre test più sensibili e tempestivi per DNA. Questo test del DNA consentirà una rapida identificazione di cellule e batteri nocivi.

"I equiparare questa nuova tecnologia alle autorità cercando di catturare un criminale con le impronte digitali latenti, piuttosto che una foto segnaletica", ha detto Mutharasan. "È più preciso, selettivo e sensibile. Con il sensore PZT possiamo rilevare potenzialmente DNA derivato da un numero molto inferiore di patogeni e in un periodo di tempo molto più breve rispetto ai metodi attuali."




Cantilever sensore utilizza corrente elettrica per più sensibili misure

Tecnologia dei sensori a sbalzo, che è stato intorno per un poco più di un decennio, rileva i suoi obiettivi minuti utilizzando un metodo che è relatable di un trampolino di lancio che rimbalza con i movimenti di un subacqueo. La "scheda" cantilever -o in questo applicazione- vibra ad una frequenza più alta quando il subacqueo salta e la sua massa è rimosso. Viceversa, la frequenza di vibrazione di un cantilever diminuirebbe quando il peso viene aggiunto ad esso. Misurando la differenza di frequenza di libera massa contro vibrazioni caricato massa consentono ai ricercatori di rilevare cellule o, in questo caso, DNA, in campioni.

Mutharasan e il suo gruppo combinati materiale PZT al cantilever in un design innovativo, che permette ai ricercatori di avviare l'effetto "trampolino" applicando una corrente elettrica. Questo è un aggiornamento rispetto al metodo cantilever classica che richiede uno stimolo -a flick esterna del bordo- immersioni per impostare il sistema in moto.

Poiché sensori PZT sono completamente controllabile, il gruppo di Mutharasan ha scoperto modi di vibrazione di ordine superiore in alcuni disegni che sono sensibili a piccole variazioni di massa, dell'ordine di un miliardesimo di un microgrammo, in campioni liquidi.

"Questa alta sensibilità ci permette di misurare molecole biologiche ad un milione di volte più sensibile di quello che è attualmente fattibile", ha detto Mutharasan

Un secondo vantaggio: Rapid replica temperatura ambiente di DNA

Il dispositivo PZT cantilever è doppiamente utile perché accelera il processo di replicare DNA in un campione. La replica è un passo necessario nel processo di test allo scopo di migliorare la qualità del campione e positivamente identificare i batteri o cellule di origine, proprio come crescente coltura batterica. Gruppo di ricerca di Muthrasan condurrà simultanea amplificazione e rilevazione di DNA che dovrebbe essere eseguita a temperatura ambiente e in un breve lasso di tempo.

Replica tipico può richiedere molto tempo perché il campione deve essere riscaldato per iniziare il processo. Il vantaggio del sensore cantilever è che il DNA a doppio filamento può essere svolto facendo vibrare il sensore alla frequenza appropriata. Questo passo essenziale per la replicazione procedimento può tagliare un processo di rilevamento tipica, che potrebbe richiedere diverse ore, fino a meno di un'ora.

La National Science Foundation ha recentemente assegnato alla squadra un contributo per continuare la ricerca in replicazione del DNA e simultaneo rilevamento utilizzando queste vibrazioni piezoelettrici. La scoperta chiave che la squadra di Mutharasan sta costruendo su è la sua osservazione che il DNA può essere "sciolto", un termine che descrive il processo di svolgimento un filamento di DNA per replication- mediante l'applicazione di energia meccanica al sensore di superficie via PZT.

Con capacità unica del sensore PZT per testare campioni liquidi a temperatura ambiente, Mutharasan può prevedere applicazioni nel rilevamento cibo e la contaminazione dell'acqua, così come l'uso in campo medico. Nel primi test il sensore PZT ha rilevato con successo indicatori di DNA per il cancro alla prostata nei campioni di urina, i geni che producono tossine in patogeno E. coli e di un gene di identificazione della causa la malaria Plasmodium falciparum in campioni di sangue dei pazienti. La tecnologia è ancora probabile che sia tre a cinque anni dalla reperibilità sul mercato per usi medici e ambientali, secondo Mutharasan.

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