Spår av biomolekyler som DNA kan detekteras med en ny "dynamisk" teknik baserad på observation av associations- och dissociationshändelser av guldnanopartiklar. Om den önskade DNA-sekvensen är närvarande, det kan reversibelt binda samman två nanopartiklar. Detta kan detekteras i realtid genom en förändring i ljusspridningen. Som rapporterats i tidningen Angewandte Chemie , denna metod skiljer riktiga signaler från brus och kan detektera avvikelser från enskilda baser.

Att upptäcka och kvantifiera biomolekyler i extremt små koncentrationer är allt viktigare för tillämpningar som tidig och exakt diagnos, övervakning av cancerbehandling, kriminaltekniska undersökningar, och mycket känsliga tester för biologiska vapen. Den nuvarande metoden att välja är polymeraskedjereaktionen (PCR), som är baserad på den enzymatiska replikeringen av DNA. Nackdelen med denna metod är de falska positiva resultaten som kan uppstå från de minsta mängderna föroreningar.

Forskare som arbetar med Jwa-Min Nam vid Seoul National University (Sydkorea) har nu utvecklat en ny metod för att detektera extremt små mängder DNA – utan replikering, signalförstärkning, eller falskt positiva resultat. Deras metod är baserad på detektering av individuella bindningshändelser. Eftersom de bindande partnerna kontinuerligt separeras och sedan binder igen, antalet detekterbara resultat multipliceras och ospecifika signaler minimeras. Denna associerande och dissocierande nanodimeranalys (ADNA) är baserad på mätning av ljusspridning av guldnanopartiklar med hjälp av mörkfältsmikroskopi.

Provet och två typer av guldnanopartiklar placeras på en glasskiva belagd i ett dubbelt lipidskikt. En typ av nanopartikel har bindningsställen på ytan som förankras till lipidskiktet. Den andra typen binder reversibelt till lipidskiktet, kvarvarande mobil. Båda nanopartiklarna har korta enkelsträngade DNA-segment som är komplementära till två olika sekvenser i mål-DNA så att de kan binda det. När en mobil nanopartikel kommer mycket nära en immobiliserad, mål-DNA:t kan binda dem till en dimer.

När två nanopartiklar är bundna, deras vibrationer (plasmoner) är kopplade. Detta ändrar intensiteten och färgen på spritt ljus, som kan detekteras i realtid. Den dynamiska analysen av dimerer som dissocierade under observation är nyckeln till den tydliga differentieringen mellan närvaro och frånvaro av mål-DNA. Kinetiken för dissociationen är signifikant olika för DNA som är en perfekt matchning och DNA med en enda förändrad bas.

Även i närvaro av annat DNA, såsom i ett prov av humant blodserum, det var möjligt att selektivt detektera och tillförlitligt kvantifiera ultralåga koncentrationer av mål-DNA. Under de testförhållanden som används, detektionsgränsen var cirka 46 DNA-kopior.