A DNS-sel bevont elektródák hosszabb eltarthatóságot kínálnak, miközben az érzékelő gyártási költsége nem haladja meg az 50 centet (kb. 170 forintot). A technológia akár otthoni használatra is alkalmassá válhat.
Az amerikai MIT kutatói olyan olcsó, DNS-alapú elektrokémiai érzékelőket fejlesztettek, amelyekkel különböző betegségeket – például influenzát, HIV-et vagy rákos elváltozásokat – lehet kimutatni. Az elektródára erősített DNS egy CRISPR-alapú enzimmel együttműködve hoz létre elektromos jelet, amely megváltozik, ha jelen van a célmolekula, például egy rákos gén.
Az érzékelők egy egyszerű aranyfóliás elektródára épülnek, amelyet műanyaglapra laminálnak. A DNS-t egy tiol nevű, kéntartalmú molekulával rögzítik az elektródára, míg a rendszer Cas12 enzimet használ, amely – ha aktiválódik – szétdarabolja az elektródán lévő DNS-t. Ez megváltoztatja az elektróda által generált elektromos jelet.
„Ha a Cas12 aktiválódik, olyan, mintha egy fűnyíró lenyírná az összes DNS-t az elektródáról, és ez leállítja a szignált” – magyarázta Ariel Furst, az MIT vegyészmérnöki tanszékének adjunktusa, a tanulmány vezető szerzője.
Az érzékelők korábbi változataiban a DNS csak közvetlenül használat előtt került az elektródára, ugyanis gyorsan lebomlott. A kutatók aztán polivinil-alkohol (PVA) polimerrel vonták be a DNS-t, amely így rétegenként kevesebbe kerül, mint egy cent (34 forint). Ez a bevonat száradás után vékony védőfilmet képez az elektródán, és megóvja a DNS-t.
„Ha megszárad, akkor erős védőréteget képez a DNS-re veszélyes tényezők, például a reaktív oxigéngyökök ellen, amelyek vagy közvetlenül károsítják a DNS-t, vagy eltávolítják azt az elektródáról” – vázolta Furst.
A kutatók kimutatták, hogy a bevonat legalább két hónapig megőrzi a DNS stabilitását, és akár 65 Celsius-fokos hőmérsékletet is kibír. Két hónap elteltével leöblítették a polimert, és az érzékelők továbbra is képesek voltak kimutatni a PCA3 nevű prosztatarák-gént, amit egy vizeletmintából szűrtek ki. A rendszer egyébként már most alkalmas rá, hogy különböző típusú mintákkal működjön, például vizelettel, nyállal vagy orr-torok váladékkal.
A kutatók végső célja, hogy olcsó, orvosi rendelőben vagy otthon használható diagnosztikai eszközöket fejlesszenek HPV és HIV vírusok kimutatására.
„Olyan diagnosztikára összpontosítunk, amelyhez sok ember nehezen jut hozzá, és a célunk az, hogy egy azonnal használható érzékelőt hozzunk létre. Az embereknek még klinikára sem kellene menniük. Otthon elvégezhetnék a tesztet” – vizionálta az adjunktus.
A szenzort kifejlesztő kutatócsoport bekerült az MIT hallgatói inkubátorprogramjába, amellyel egy startupot szeretnének indítani a technológia továbbfejlesztésére. Most, hogy az érzékelők hosszabb ideig eltarthatók, a kutatók elkezdhetik olyan helyekre szállítani őket, ahol sok valódi betegmintán tudják folytatni a kísérletezést.
„Korábban visszatartott minket, hogy az érzékelőket helyben kellett elkészíteni. Most viszont már tovább küldhetők, hűtés nélkül. Ez lehetővé teszi, hogy nehéz terepen vagy nem ideális környezetben is tesztelhessük a technológiát, különböző betegségekre, valós környezetben” – mondta Furst.
Címlapkép: MIT
A Paksi Atomerőmű üzemben tartása érdekében végzett munkálatokról számolt be a miniszterelnök.