Смогут ли углеродные точки произвести революцию в обнаружении энтеровирусной рнк в реальном времени?

Исследователи из Нанонаучного центра (NSC) Университета Йювяскюля в Финляндии разработали инновационный безметочный ратиометрический флуоросенсор. Эта технология позволяет с высокой селективностью и чувствительностью обнаруживать РНК энтеровирусов, открывая новые горизонты в мониторинге вирусных процессов. Разработка подчеркивает важность междисциплинарного сотрудничества между биологами, химиками и физиками для решения глобальных проблем здравоохранения, связанных с вирусами.
Смогут ли углеродные точки произвести революцию в обнаружении энтеровирусной рнк в реальном времени?
Изображение носит иллюстративный характер

Необходимость в таких передовых инструментах обусловлена ограничениями существующих методов вирусной диагностики. Пандемии наглядно продемонстрировали угрозу, которую несут вирусы, и критическую важность их раннего обнаружения для предотвращения вспышек. Традиционные подходы часто не способны предоставить пространственно-временную информацию, особенно касательно процесса высвобождения вирусного генома из капсида.

В основе нового сенсора лежат углеродные точки (CDs), функционализированные ковалентно связанными с ними компонентами: зондом (одноцепочечным комплементарным фрагментом олигонуклеотида) и красителем бромистым этидием (EB). Эта конструкция, названная «Функционализированный Сенсор» (Func Sensor), показала значительное превосходство над «Нефункционализированным Сенсором» (Non-Func Sensor), представляющим собой простую смесь тех же компонентов (CDs, зонд и EB).

Механизм детекции основан на ратиометрическом измерении флуоресценции. Когда целевая РНК (или ДНК) гибридизируется с зондом на сенсоре, это приводит к усилению флуоресценции бромистого этидия. Одновременно флуоресценция углеродных точек незначительно изменяется из-за переноса электронов. Соотношение этих изменений флуоресценции позволяет точно определить наличие целевой РНК. Превосходство Func Sensor объясняется усиленным переносом заряда между CDs и EB благодаря ковалентной иммобилизации зонда на поверхности углеродных точек.

Углеродные точки являются идеальной платформой для таких биосенсоров. Эти флуоресцентные наночастицы обладают рядом преимуществ: простота синтеза, исключительная фотостабильность, настраиваемая фотолюминесценция, отличная растворимость в воде, биосовместимость и универсальные поверхностные группы для конъюгации с лигандами. Эти свойства делают CDs ключевым элементом в современных биосенсорных технологиях.

Тестирование показало, что обе версии сенсора обладают ультрачувствительностью при работе с целевой ДНК. Однако Non-Func Sensor продемонстрировал более низкую чувствительность и оказался неэффективным при работе с реальными образцами энтеровирусной РНК. В то же время Func Sensor показал высокую чувствительность как к ДНК, так и к вирусной РНК, а также значительно улучшенную селективность.

Результаты подтверждают пригодность Func Sensor для практического применения: он обеспечивает быстрое, точное обнаружение вирусной РНК in situ в режиме реального времени. В частности, исследователи успешно продемонстрировали способность сенсора отслеживать высвобождение РНК энтеровируса из вирусного капсида in vitro.

Текущая работа представляет собой доказательство принципа и дает ценную информацию о механизмах переноса заряда в системе. Команда исследователей, включая профессора физики Юсси Топпари (Jussi Toppari), докторанта Амара Раджа (Amar Raj), постдокторанта Абхишека Патхака (Abhishek Pathak, ранее работавшего в Университете Йювяскюля) и профессора клеточной и молекулярной биологии Варпу Марьомяки (Varpu Marjomäki), продолжает работу над повышением надежности системы.

Основным направлением будущих исследований является замена потенциально опасного красителя бромистого этидия на более безопасные, менее цитотоксичные и биосовместимые аналоги. Эта модификация критически важна для повышения безопасности и эффективности сенсора с целью его возможного применения для детекции вирусной РНК in vivo. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Carbon.


Новое на сайте

20066[b]Фотосинтез в глазах мышей: возможно ли это без превращения в растение?[/b] 20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b]
Ссылка