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Nanowires se podía utilizar para detectar millares de diversos virus

Los científicos de la Universidad de Harvard han encontrado que los alambres ultrafinos del silicio se pueden utilizar para descubrir eléctricamente la presencia de únicos virus, en tiempo real, con selectividad casi perfecta.

Estos detectores del nanowire pueden también distinguir entre virus con la gran precisión, sugiriendo que la técnica se podría escalar hasta crea las matrices miniatura fácilmente capaces de detectar millares de diversos virus.

Nanowires es estructuras unidimensionales, con las propiedades eléctricas y ópticas únicas, que se utilizan como bloques huecos en dispositivos del nanoscale. Su dimensionalidad inferior significa que exhiben efectos del arresto del quantum. Por ejemplo, estrechar el diámetro de alambre aumenta su entrehierro de banda, comparado al material a granel.

Los “virus están entre las causas más importantes de la enfermedad humana y están de creciente preocupación como agentes posibles del biowarfare y bioterrorismo,” dice autor a Charles M. Lieber, profesor del Jr. de Hyman de la marca de la química en la facultad de Harvard de artes y de ciencias. “Nuestro trabajo muestra que los alambres del silicio del nanoscale se pueden configurar como detectores ultrasensibles que giren con./desc. en presencia de un único virus. Las capacidades de los detectores del nanowire, que se podrían formar en las matrices capaces de descubrir literalmente millares de diversos virus, podrían llevar en una nueva era para los diagnósticos, la seguridad biológica, y la reacción a los brotes virales.”

Lieber y sus colegas combinaron los nanowires conducto una pequeña corriente con los dominios dominantes de los receptores del anticuerpo con certeza de virus -- por ejemplo la aglutinina en el virus de la gripe A. Cuando un virus individual entró en el contacto con un receptor, chispeó un cambio momentáneo, indicador en la conductancia que dio una indicación sin obstrucción de la presencia del virus. Las mediciones eléctricas y ópticas simultáneas usando la gripe fluorescente etiqueta A confirmaron que estos cambios de la conductancia correspondieron a atar y a la desatadura de únicos virus de los dispositivos del nanowire.

Además de la gripe A, el grupo de Lieber probó las matrices del nanowire equipadas con los receptores específicos al paramixovirus y al adenovirus. Los investigadores encontraron que los detectores podrían distinguir entre los tres virus ambos debido a los receptores específicos usados para snag los y porque cada virus ata a su receptor para un largo del tiempo característico antes de desalojar -- dejar solamente un riesgo minúsculo de una lectura del positivo falso.

“El hecho que un arsenal del nanowire puede descubrir un único virus significa que esta tecnología es la final en sensibilidad,” Lieber dice. “Nuestros resultados también muestran que estos dispositivos pueden distinguir entre virus con selectividad casi perfecta.”

Mientras que hay muchas maneras para que los investigadores ensayen virus, sea más laborioso y apropiado solamente en fijaciones del laboratorio. El uso de nanowires ofrece la verificación inmediata de la presencia de un virus dado sin ninguna manipulación bioquímica especializada.

Lieber dice que las matrices del nanowire se podría escalar encima de no sólo para descubrir muchos diversos virus, pero también para descubrir las deformaciones así como las variantes comunes genético dirigidas por los bioterroristas supuestos. Haciendo un arsenal sensible a los dominios numerosos de un virus dado, las ocasiones incluso de una detección de escape modificada del virus serían muy inferiores.

En una fijación clínica, la sensibilidad extrema de las matrices del nanowire significa que podrían descubrir la infección viral en los primeros tiempos muy, cuando el sistema inmune puede todavía suprimir las poblaciones del virus. Es en la etapa actual de actividad viral que los síntomas comienzan a menudo a aparecer, pero con todavía los virus presentes en números limitados, pueden ser difíciles de descubrir y de tratar.

Las matrices del nanowire descubren los virus suspendidos en líquidos, si en persona o de otra manera. Lieber dice que cualquier dispositivo del anti-bioterror construido alrededor de las capacidades virus-que descubren de los nanowires casaría muy probablemente la tecnología con un aparato microfluidic que drenaría en aire, suspende cualesquiera partículas llevadas por aire en un líquido, y después ejecuta esta solución más allá del arsenal del nanowire.

Los co-autores de Lieber son Fernando Patolsky, Gengfeng Zheng, Oliverio Hayden, Melike Lakadamyali, y Xiaowei Zhuang, todos los departamentos de la química de Harvard y biología de la substancia química, la física, y división de ingeniería y de ciencias aplicadas. El trabajo fue soportado por el Defense Advanced Research Projects Agency, el Instituto Nacional del Cáncer, el asiento médico de Ellison, la oficina de la investigación naval, y el programa del escolar de Searle.