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Nanowires ha potuto essere usato per percepire migliaia di virus differenti

Gli scienziati di Harvard University hanno trovato che i collegare ultrasottili del silicio possono essere usati per individuare elettricamente la presenza di singoli virus, in tempo reale, con selettività quasi perfetta.

Questi rivelatori del nanowire possono anche differenziarsi fra i virus con grande precisione, suggerente che la tecnica potrebbe essere sottoposta a operazioni di disgaggio fino a cri le schiere miniatura facilmente capaci di percezione delle migliaia di virus differenti.

Nanowires è strutture unidimensionali, con i beni elettrici ed ottici unici, che sono utilizzati come particelle elementari nelle unità del nanoscale. La loro dimensionalità bassa significa che esibiscono gli effetti di relegazione di quantum. Per esempio, limitare il diametro del collegare aumenta il suo intervallo di banda, confrontato al materiale alla rinfusa.

“I virus sono fra le cause più importanti della malattia umana e sono di crescente preoccupazione come agenti possibili della guerra biologica e bioterrorismo,„ dice l'autore Charles M. Lieber, professore del Jr. di Hyman del segno di chimica nella facoltà di Harvard delle arti e delle scienze. “Il nostro lavoro indica che i collegare del silicio del nanoscale possono essere configurati come rivelatori ultrasensibili che girano inserita/disinserita in presenza di singolo virus. Le capacità dei rivelatori del nanowire, che potrebbero essere adattati nelle schiere capaci di rilevazione letteralmente delle migliaia di virus differenti, potrebbero introdurre una nuova era per i sistemi diagnostici, la sicurezza biologica e la risposta agli scoppi virali.„

Lieber ed i suoi colleghi hanno fuso i nanowires che conducono una piccola corrente con i ricevitori dell'anticorpo per determinati domini chiave dei virus - - quale l'agglutinina nel virus di influenza A. Quando un virus determinato ha entr inare contatto con un ricevitore, ha scintillato un cambiamento momentaneo e indicatore nella conduttanza che ha dato un'indicazione chiara della presenza del virus. Le misure elettriche ed ottiche simultanee facendo uso di influenza fluorescente contrassegnata A hanno confermato che questi cambiamenti di conduttanza hanno corrisposto al legare ed a sciogliere di singoli virus dalle unità del nanowire.

Oltre ad influenza A, il gruppo di Lieber ha verificato le schiere del nanowire equipaggiate con i ricevitori specifici al paramixovirus ed all'adenovirus. I ricercatori hanno trovato che i rivelatori potrebbero differenziarsi fra i tre virus entrambi a causa dei ricevitori specifici utilizzati alla smagliatura loro e perché ogni virus lega al suo ricevitore per una durata caratteristica prima del trasloco -- lasciare soltanto un rischio minuscolo di lettura del falso positivo.

“Il fatto che una schiera del nanowire può individuare un singolo virus significa che questa tecnologia è l'ultimo nella sensibilità,„ Lieber dice. “I nostri risultati egualmente indicano che queste unità possono distinguere fra i virus con selettività quasi perfetta.„

Mentre ci sono molti modi affinchè i ricercatori analizzino i virus, più sia laborioso e appropriato soltanto nelle impostazioni del laboratorio. L'uso dei nanowires fornisce la verifica immediata della presenza di un virus dato senza alcuna manipolazione biochimica specializzata.

Lieber dice che schiere del nanowire potrebbe essere sottoposto a operazioni di disgaggio su non solo per individuare molti virus differenti, ma anche per individuare gli sforzi come pure le varianti comuni geneticamente costruiti dai bioterroristi potenziali. Rendendo una schiera sensibile ai numerosi domini di un virus dato, le probabilità anche di una rilevazione d'evasione modificata del virus sarebbero molto basse.

In una regolazione clinica, la sensibilità estrema delle schiere del nanowire significa che potrebbero individuare l'infezione virale molto alle fasi iniziali, quando il sistema immunitario può ancora sopprimere le popolazioni del virus. È allo stadio attuale di attività virale che i sintomi cominciano spesso a comparire, ma con i virus ancora presenti in numeri limitati, possono essere difficili da individuare e trattare.

Le schiere del nanowire individuano i virus sospesi in liquidi, se materialmente o altrimenti. Lieber dice che tutta l'unità di anti-bioterrore sviluppata intorno alle capacità dirilevazione dei nanowires molto probabilmente sposerebbe la tecnologia con un apparato microfluidic che assorbirebbe l'aria, sospende qualunque particelle sospese nell'aria in un liquido e poi esegue questa soluzione dopo la schiera del nanowire.

I co-author di Lieber sono Fernando Patolsky, Gengfeng Zheng, Oliver Hayden, Melike Lakadamyali e Xiaowei Zhuang, tutti i dipartimenti di Harvard di chimica e biologia del prodotto chimico, fisica e divisione di assistenza tecnica e di scienze applicate. Il lavoro è stato supportato dal Defense Advanced Research Projects Agency, dall'istituto nazionale contro il cancro, dalle fondamenta mediche di Ellison, dall'ufficio della ricerca navale e dal programma dello studioso di Searle.