Los investigadores de LMU han desarrollado una técnica que permite adaptar fácilmente el biosensor a una amplia gama de aplicaciones.
Los biosensores desempeñan un papel importante en la investigación y el diagnóstico médicos. Sin embargo, actualmente, normalmente hay que desarrollarlos específicamente para cada aplicación. Un equipo dirigido por el químico de la LMU Philip Tinnefeld ha desarrollado una técnica modular simple para diseñar sensores que pueden adaptarse fácilmente a diferentes moléculas objetivo y rangos de concentración. Como informan los investigadores en la revista Nanotecnología de la naturalezaSu nueva investigación de sensores modulares tiene el potencial de acelerar significativamente el desarrollo de nuevas herramientas de diagnóstico.
El sensor utiliza una estructura de origami de ADN, que consta de dos brazos conectados por una “bisagra” molecular. Cada brazo está etiquetado con un tinte fluorescente y la distancia entre las etiquetas se registra mediante transferencia de energía por resonancia de fluorescencia (FRET). En posición cerrada, los dos brazos quedan paralelos; Cuando se abre la estructura, los brazos se pliegan formando un ángulo de hasta 90°. “Como resultado de este gran cambio conformacional, la señal de fluorescencia también cambia significativamente”, explica Viktorija Glembokite, autora principal del estudio. “Esto permite medir las señales con una precisión y exactitud sustancialmente mayores que los sistemas con pequeños cambios conformacionales”.
Efecto cooperativo
El andamio de origami puede equiparse con sitios de acoplamiento para diversos objetivos biomoleculares, como ácidos nucleicos, anticuerpos y proteínas. Si el sensor está abierto o cerrado depende de la unión de la molécula objetivo correspondiente al andamio de origami. El sensor se puede adaptar y optimizar arbitrariamente estabilizando sitios de unión o cadenas de ADN adicionales. “Es relativamente fácil diseñar origami de modo que se investiguen simultáneamente múltiples interacciones moleculares entre la molécula objetivo y el sensor”, explica Tinnefeld. “Estos enlaces múltiples conducen a efectos cooperativos interesantes que hacen posible controlar específicamente la sensibilidad del sensor sin interferir con las interacciones biomoleculares, es decir, la fuerza con la que la molécula objetivo se acopla a su sitio de unión. Esta flexibilidad es una ventaja importante de nuestro sistema.”
Los investigadores planean optimizar aún más el sensor en el futuro para aplicaciones biomédicas y de otro tipo. Un posible área de aplicación podrían ser los sensores que monitorean varios parámetros y liberan agentes activos bajo ciertas condiciones, dijo Tinefeld.