Inom klinisk diagnostik, Det är viktigt att övervaka biomolekyler på ett enkelt sätt snabbt och känsligt sätt. Kliniker övervakar oftast antikroppar eftersom dessa små proteiner fäster vid antigener, eller främmande ämnen, vi möter varje dag. De flesta biomolekyler, dock, har komplicerade laddningsegenskaper, och gensvaret från konventionella kolnanorörsystem kan vara oregelbundet. Ett team i Japan avslöjade nyligen hur dessa system fungerar och föreslog förändringar för att dramatiskt förbättra biomolekyldetektering. De rapporterar sina fynd i Journal of Applied Physics .

Dessa forskare demonstrerade en ny teknik för att upptäcka, mäta och analysera biomolekyler med inhomogena laddningsfördelningar genom att justera lösningen där de övervakar biomolekylen. De använde tunnfilmstransistorer av kolnanorör (CNT-TFT) för att nollställa den exakta mängden av en specifik biomolekyl i ett prov.

CNT-TFT-biosensorer använder immunantikroppsreceptorer som kallas aptamerer för att detektera den netto elektriska laddningen för målmolekylens del. Efter att forskare identifierat en molekyl, en antikropp görs för att fästa till den i lösning. Den antikroppen ansluter sedan till en aptamer på en tunn film av kolnanorör som omvandlar anslutningen till en elektrisk signal för sensordetektering. Med detta förbättrade sensorsvar, forskare kan bestämma Debye -längden, eller avståndet mellan en punktladdning och molekylen, för att kartlägga en molekyls ojämna laddningsfördelningar.

Gruppen upptäckte att de var tvungna att titta på hur laddningarna fördelades nära en molekyls yta för att förstå det komplicerade beteendet i sensorsignalen. "Trots att det är samma målmolekyl, polariteten i sensorsvaret skiljer sig helt från positivt eller negativt, "sade Ryota Negishi, en författare på tidningen.

"Vi uppnådde förbättringen av det dynamiska intervallet genom att använda låg koncentration av buffertlösning, "Sade Negishi." Som ett resultat, vi förtydligade mekanismen för komplicerat gensvar som inte har klargjorts i tidigare rapporter. "

Många olika funktioner i ett experiment kan påverka en molekyls Debye -längd, så dessa resultat visar lovande för ytterligare kontroll av sensorer och modifiering av deras dynamiska omfång.

Nästa, Negishi och hans kollegor hoppas kunna hitta ett sätt att använda sina resultat i mer verkliga scenarier. "För praktisk tillämpning, det är viktigt att utveckla en avkänningsteknik som kan detekteras under högkoncentrationsförhållanden nära blod. "