Dr Park och kollegor rapporterar om ett nytt biosensingprotokoll baserat på övervakning av förändringar i optisk transmittans av en lösning som innehåller självmonterade kedjor av funktionaliserade magnetpärlor som roteras av ett externt magnetfält.

Biosensing baserad på detektering av magnetiska etiketter erbjuder en snabb, känsligt och billigt protokoll för medicinsk diagnostik, där magnetoresitiva sensorer används för att detektera magnetiska pärlor immobiliserade på substrat via biokognitionsprocesser.

Dock, detta tillvägagångssätt kräver flera steg - immobilisering av sondmolekyler, tvätt för att ta bort icke-specifik bindning, och så vidare - begränsningar som begränsar känsligheten, hastighet och kostnad, och slutligen systemets storlek.

I ett alternativt tillvägagångssätt Sang Yoon Park vid Electronics Inspired Interdisciplinary Research Institute (EIIRIS), Toyohashi Tech och kollegor vid Tokyo Institute of Technology, rapport om ett nytt biosensingprotokoll baserat på övervakning av förändringar i optisk transmittans av en lösning som innehåller självmonterade kedjor av funktionaliserade magnetpärlor som roteras av ett externt magnetfält. Viktigt, denna så kallade homogena metod är snabb, mycket känslig över ett stort koncentrationsintervall och kräver inte substrat eller magnetiska sensorer.

Längden på kedjor av biotinylerade magnetpärlor som roterar i en lösning ökade med tillsats av komplementära biomolekyler (avidin) till lösningen, och viktigare, ökningen av kedjelängden var direkt relaterad till koncentrationen av avidin tillsatt till lösningen. Denna förändring i kedjornas längd mättes med hög noggrannhet genom att övervaka förändringar i den optiska överföringen av de roterande kedjorna i lösningen. I synnerhet, optisk transmittans genom lösningen berodde på längden på de roterande kedjorna, vilket i sin tur var relaterat till koncentrationen av avidinmolekyler tillsatta till lösningen.

Den experimentella uppsättningen bestod av tre enkla komponenter:en ljuskälla till en opolariserad vit stråle, en kyvett som innehåller en lösning av funktionaliserade magnetpärlor, och en kompakt spektrometer. De biotinylerade magnetpärlorna som forskarna använde hade en diameter på 250 nm, och bestod av superparamagnetiska partiklar inbäddade i en polymermatris. Polymerytan täcktes med biotinbiomolekyler och koncentrationen av avidin tillsatt till lösningen mättes genom att applicera ett roterande magnetfält på kyvetten och övervaka optisk överföring av lösningen när målmolekylen (avidin) tillsattes till lösningen.

På 30 sekunder, forskarna bestämde kvantitativt koncentrationen av avidin som tillsattes lösningen med en känslighet på 100 pM och ett dynamiskt intervall på minst fyra storleksordningar. Detta protokoll är en snabb, ytterst känslig, billiga och homogena medel för kvantifiering av biokognitionsprocesser.