Forskare vid Boston College upptäckte att ett kluster av kolnanorör belagda med ett tunt lager av proteinigenkännande polymer bildar en biosensor som kan använda elektrokemiska signaler för att upptäcka små mängder proteiner. Denna nya biosensor kan ge ett avgörande nytt diagnostiskt verktyg för att upptäcka cancer och andra sjukdomar.

nanorörsbiosensorn, beskrivs av Thomas Chiles och hans kollegor i en artikel publicerad i tidskriften Naturens nanoteknik , visat sig kunna detektera mänskligt ferritin, det primära järnlagrande proteinet i celler, och E7 onkoprotein härlett från humant papillomvirus. Ytterligare tester med calmodulin visade att sensorn kunde skilja mellan varianter av proteinet som tar olika former, enligt det tvärvetenskapliga teamet av biologer, apotek, och fysiker som utvecklade sensorn.

Molekylära präglingstekniker har visat att polymerstrukturer kan användas i utvecklingen av sensorer som kan känna igen vissa organiska föreningar, men att känna igen proteiner har inneburit en svår uppsättning utmaningar. Dr. Chiles team använde uppsättningar av trådliknande nanorör belagda med en icke-ledande polymerbeläggning som kan känna igen proteiner med subpicogram per liter känslighet.

Centralt för sensorns funktion är avtryck av proteinmolekylerna i den icke-ledande polymerbeläggningen. Eftersom avtrycken minskar tjockleken på beläggningen, dessa områden av polymeren registrerar en lägre impedansnivå än resten av polymerisolatorn när de kommer i kontakt med laddningarna som är inneboende i proteinerna och en joniserad saltlösning. När en proteinmolekyl faller in i sin spegelbild, det fyller tomrummet i isolatorn, låter nanorören registrera en motsvarande förändring i impedans, signalerar närvaron av proteinet.

Bindning kan läsas i realtid, istället för efter dagar eller veckor av laboratorieanalys, vilket betyder att den molekylära präglingstekniken för nanorör kan bana väg för biosensorer som kan upptäcka humant papillomvirus eller andra virus veckor tidigare än vad tillgängliga diagnostiska tekniker för närvarande tillåter. I motsats till att söka efter HPV-antikroppen eller cellmedierade immunsvar efter initial infektion, nanorörssensorn kan spåra HPV-proteinet direkt. Dessutom, ingen kemisk markör krävs av de etikettfria elektrokemiska detektionsmetoderna.

Detta arbete beskrivs i detalj i en artikel med titeln, "En nanosensor med molekylärt avtryck för ultrakänslig detektering av proteiner." En sammanfattning av denna artikel finns tillgänglig på tidskriftens webbplats.