Los científicos de la Universidad de Groninga, dirigidos por el Profesor Asociado de Biología Química Giovanni Maglia, han diseñado un sistema de nanoporos que es capaz de medir diferentes metabolitos simultáneamente en una variedad de fluidos biológicos, todo en cuestión de segundos. La señal de salida eléctrica es fácilintegrado en dispositivos electrónicos para diagnóstico en el hogar. Los resultados se publicaron en Comunicaciones de la naturaleza .
La medición de muchos metabolitos o medicamentos en el cuerpo es complicada y lleva mucho tiempo, y el monitoreo en tiempo real generalmente no es posible. Las corrientes iónicas que pasan a través de los nanoporos individuales están emergiendo como una alternativa prometedora al análisis bioquímico estándar. Los nanoporos ya están integradosen dispositivos portátiles para determinar secuencias de ADN. "Pero es básicamente imposible utilizar estos nanoporos para identificar específicamente moléculas pequeñas en una muestra biológica compleja", dice Maglia.
Transductor
Hace un año, Maglia demostró cómo usar los nanoporos para identificar las "huellas digitales" de proteínas y péptidos, e incluso para distinguir los polipéptidos que difieren en un aminoácido. Ahora, ha adaptado este sistema para identificar moléculas pequeñas en fluidos biológicos.para ello, utilizó un nanoporo de forma cilíndrica más grande al que agregó proteínas de unión al sustrato. "Las bacterias producen cientos de estas proteínas para unir sustratos con el fin de transportarlos a las células. Estas proteínas tienen especificidades que han evolucionado durante miles de millones de años. '
Maglia adapta las proteínas de unión para que quepan dentro del nanoporo. Si una proteína se une a su sustrato, cambia su conformación. Esto, a su vez, cambia la corriente que pasa a través del poro. "Estamos utilizando la proteína de unión como un elemento eléctricotransductor para detectar las moléculas individuales del sustrato ", explica Maglia. Los poros se pueden incorporar en un dispositivo estándar que analiza la corriente de cientos de poros individuales simultáneamente. Con este fin, los científicos están trabajando con Oxford Nanopores, el líder mundial eneste tipo de tecnología
Sangre, sudor y orina
Al agregar dos proteínas de unión al sustrato diferentes que son específicas de la glucosa y la asparagina de aminoácidos, Maglia pudo obtener una lectura para ambas de una fracción de una sola gota de sangre en menos de un minuto. 'Sensores de glucosa en tiempo realestán disponibles, pero el análisis de asparagina normalmente lleva días ", dice. El método de Maglia funciona con sangre, sudor, orina o cualquier otro fluido corporal, sin necesidad de preparación de la muestra. Las proteínas que se unen al sustrato están en un lado de la membrana y la muestraestá en el otro ". Como los poros son muy estrechos, la mezcla solo ocurre dentro del nanoporo, por lo que el sistema puede funcionar continuamente", explica.
El desafío ahora es identificar las proteínas de unión adecuadas para más sustratos, incluidos los medicamentos. El grupo de Maglia ha encontrado diez hasta ahora. "Pero necesitan ser ajustados para que funcionen con el poro. Y por el momento, realmente no entendemosEl mecanismo para esto, por lo que encontrar las proteínas correctas es una cuestión de prueba y error ", dice. Maglia está buscando oportunidades para establecer una empresa que proporcionará estas proteínas de unión." Si podemos crear un sistema con proteínas que sonespecíficos para cientos de metabolitos diferentes, habremos creado una nueva tecnología verdaderamente disruptiva para el diagnóstico médico ''.
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Materiales proporcionados por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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