Forskare vid McMaster University har etablerat ett sätt att utnyttja DNA som motorn i en mikroskopisk "maskin" som de kan slå på för att upptäcka spårmängder av ämnen som sträcker sig från virus och bakterier till kokain och metaller.
"Det är en helt ny plattform som kan anpassas till många olika användningsområden, " säger John Brennan, chef för McMaster's Biointerfaces Institute och medförfattare till en artikel i tidskriften Naturkommunikation som beskriver tekniken. "Dessa DNA-nano-arkitekturer är anpassningsbara, så att alla mål ska kunna detekteras."
DNA är mest känt som ett genetiskt material, men är också en mycket programmerbar molekyl som lämpar sig för ingenjörskonst för syntetiska tillämpningar.
Den nya metoden formar separat programmerade bitar av DNA-material till par av sammankopplade cirklar.
Den första förblir inaktiv tills den släpps av den andra, som ett cykelhjul i ett lås. När den andra cirkeln, fungerar som låset, exponeras för ens ett spår av målämnet, det öppnar, frigör den första cirkeln av DNA, som replikerar snabbt och skapar en signal, som en färgbyte.
"Nyckeln är att det selektivt utlöses av vad vi vill upptäcka, säger Brennan, som innehar Canada Research Chair in Bioanalytical Chemistry and Biointerfaces. "Vi har i huvudsak tagit en bit DNA och tvingat den att göra något som den aldrig var designad för att göra. Vi kan designa låset för att vara specifikt för en viss nyckel. Alla delar är gjorda av DNA, och i slutändan definieras den nyckeln av hur vi bygger den."
Idén till "DNA-nanomaskinen" kommer från naturen själv, förklarar medförfattaren Yingfu Li, som innehar Canada Research Chair in Nucleic Acids Research.
"Biologi använder alla typer av molekylära maskiner i nanoskala för att uppnå viktiga funktioner i celler, " säger Li. "För första gången, vi har designat en DNA-baserad nanomaskin som kan uppnå ultrakänslig detektering av en bakteriell patogen."
Den DNA-baserade nanomaskinen utvecklas vidare till ett användarvänligt detektionskit som kommer att möjliggöra snabba tester av en mängd olika ämnen, och kunde flytta till kliniska tester inom ett år.
