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Percezione di Plasmonic degli acidi nucleici isothermally ampliati e rilevazione della unico molecola di SARS-CoV-2

Nel caso delle prove acide nucleiche, la reazione a catena della polimerasi (PCR) è stata il sistema monetario aureo per la diagnosi della unico molecola. la rilevazione della Unico molecola degli agenti patogeni, quale il coronavirus 2 (SARS-CoV-2) di sindrome respiratorio acuto severo, è chiave alla lotta contro gli scoppi e le pandemie delle malattie infettive.

Corrente, le letture semplici sono ottenute facendo uso della percezione calorimetrica con l'amplificazione isotermica ciclo-mediata (LAMPADA). Un nuovo studio pubblicato nel " server " della pubblicazione preliminare del medRxiv* trova che la percezione plasmonic dei amplicons della LAMPADA con l'ibridazione dell'acido desossiribonucleico (DNA) permette alla rilevazione unico molecola ed altamente specifica di RNA SARS-CoV-2.

Studio: La rilevazione della Unico Molecola di SARS-CoV-2 percependo di Plasmonic di Isothermally ha ampliato gli acidi nucleici.

Sfondo

Le prove di PCR comprendono i protocolli che richiede tempo e richiedono l'infrastruttura del laboratorio, che preclude il loro uso in prova (POC) di punto-de-cura. La LAMPADA ed altri metodi isotermici di amplificazione sono emerso come alternative alla PCR e permettono la prova di POC.

Un problema connesso con la LAMPADA è che non può distinguere il modello contro l'amplificazione non-templated e, di conseguenza, è suscettibile dei risultati erroneamente positivi. Di conseguenza, è importante inventare le tecniche novelle direttamente per identificare le sequenze ampliate con uno schema semplificato di rilevazione. Questo tipo di tecnica permetterà alla fornitura delle piattaforme diagnostiche con le funzionalità migliorate come le letture semplici, l'alta specificità e la sensibilità di rilevazione della unico molecola.

Circa lo studio

In questo nuovo studio, gli scienziati hanno riferito un metodo robusto per rilevazione dell'acido nucleico. Questo metodo è basato sulla percezione plasmonic dei amplicons della LAMPADA con l'ibridazione del DNA, definita LAMPADA plasmonic.

Un modello del RNA SARS-CoV-2 è stato usato per questa analisi, in cui i ricercatori hanno indicato che il metodo plasmonic della LAMPADA ha raggiunto la rilevazione della unico molecola quale è un toolkit utile per diminuire la severità della pandemia in corso.

Illustrazione schematica dei punti principali per la rilevazione plasmonic proposta del RNA della unico molecola della LAMPADA. Il RNA virale è il primo inverso trascritto ed ampliato nei amplicons che sono sottoposti agli enzimi digestione della restrizione, formanti bruscamente le ripetizioni che possono essere denaturate negli oligonucleotidi per l'ibridazione successiva del DNA collegata con i sensori plasmonic.

Lo studio corrente presenta due vantaggi principali. In primo luogo, i ricercatori hanno sviluppato i nanoshells della lega d'argento e dell'oro (Au-AG), che hanno estinzione più forte quattro volte nelle lunghezze d'onda visibili. Ulteriormente, questi nanoshells forniscono un limite di segnalazione più basso di venti volte per gli oligonucleotidi che le nanoparticelle dell'Au.

In secondo luogo, i ricercatori hanno dimostrato che il nuovo metodo avrebbe permesso a tagliare i amplicons complessi della LAMPADA nelle brevi ripetizioni. Queste ripetizioni sono amendabili per l'ibridazione con i nanoshells dell'oligonucleotide-functionalized.

I ricercatori iniziati con la sintesi dei nanoshells Au-AG titolando le nanoparticelle d'argento con HAuCl4. Ad un caricamento4 di HAuCl di 3,3 ml, l'assenza di NaCA3 piombo alla formazione di gabbie sottili e porose. Ciò potrebbe dovuto la stechiometria della reazione, dove un atomo dell'AG è sostituito da un atomo dell'Au nel caso di AuCl2-.

la mappatura Energia-dispersiva dei raggi x (EDX) di uno shell Au-AG ha indicato che gli elementi dell'AG e dell'Au si sono distribuiti attraverso l'intera particella, quindi, confermante la struttura unita in lega.

Sintesi e caratterizzazione dei nanoshells Au-AG. Un'illustrazione schematica dell'Au-AG sguscia la crescita basata sulla reazione galvanica della sostituzione in presenza di NaCA3. Immagini del BD TEM delle aliquote catturate dalla reazione quando 1,0 ml (B), 2,5 ml (C) e 10,0 ml (D) HAuCl4 è stato iniettato. Le inserzioni mostrano le immagini ingrandette di TEM (immagine di B, di C) e di HAADF-STEM (D) di diverse particelle. Le barre del disgaggio in inserzioni sono 10 nanometro. E EDX che mappa immagine di una particella determinata indicata dentro (D).

I ricercatori poi hanno valutato il ruolo di NaCA3 nella crescita dello shell aumentando la sua concentrazione. Alle concentrazioni basse, NaCA3 induce una miscela delle gabbie e shell, mentre, nelle più alte concentrazioni, rende gli shell come il prodotto finito. La tariffa di deposito aumentata degli atomi dell'Au è essenziale per la crescita eccessiva preferenziale degli shell ramificati o porosi.

Successivamente, i beni di LSPR dei nanoshells Au-AG sono stati studiati, poichè sono cruciali per la percezione plasmonic. Gli spettri dell'estinzione hanno rivelato chiaramente uno spostamento di punta differente fra le gabbie e gli shell Au-AG.

Il picco dell'estinzione degli shell Au-AG si è spostato da 392 nanometri (nm) a 530 nanometro, mentre quello delle gabbie si è spostato alle lunghezze d'onda vicine all'infrarosso più lunghe. Il cambiamento dell'intensità dell'estinzione delle due strutture ha differito con una tendenza monotona di cadere-sollevamento e di diminuzione, rispettivamente, così suggerendo che gli shell avessero più alta estinzione che le gabbie. Gli scienziati poi hanno realizzato le simulazioni numeriche supplementari per guadagnare ulteriori comprensioni nei beni di LSPR degli shell Au-AG.

Il punto seguente era di esaminare i nanoshells Au-AG come contrassegni per rilevazione dell'oligonucleotide. Una sequenza connessa con il gene di SARS-CoV-2 N è stata scelta mentre l'obiettivo e due sequenze complementari successivamente sono stati progettati come sonde.

Successivamente, gli spettri dell'estinzione di LSPR sono stati registrati e normalizzato stati a 537 nanometro. Poiché gli shell Au-AG e le nanoparticelle dell'oro hanno le simili dimensioni e forme, i beni migliori di LSPR sono probabili che cosa ha causato il potenziamento osservato della sensibilità. Un metodo logometrico di quantificazione è stato adottato che migliora la prestazione analitica.

L'ultimo punto era di inventare un protocollo per combinare la LAMPADA inversa della trascrizione (RT-LAMP) con i nanoshells plasmonic Au-AG per rilevazione della unico molecola degli agenti patogeni quale SARS-CoV-2.

In uno sforzo per dimostrare l'importanza del suo uso clinico, gli scienziati hanno applicato l'approccio plasmonic integrato della LAMPADA per individuare i campioni nasali del tampone che sono stati chiodati con RNA SARS-COV-2. La prestazione analitica era impressionante e suggerita che ai i sensori basati a Au lavorati bene ed ha avuta usi potenziali nella regolazione clinica. I ricercatori hanno ritenuto che l'approccio diagnostico stabilito dovrebbe essere adottato come piattaforma di rilevazione dell'nucleico-acido. Tuttavia, l'insieme delle mani di fondo e delle sequenze di sondaggio dovrebbe essere cambiato.

Conclusione

In questo studio, gli scienziati hanno sviluppato l'approccio plasmonic della LAMPADA per la rilevazione della unico molecola di RNA SARS-CoV-2. L'attività in corso fornisce ad un toolkit diagnostico le letture semplici ed i limiti di segnalazione ultralow che potrebbero potenzialmente applicarsi nelle impostazioni cliniche.

avviso *Important

il medRxiv pubblica i rapporti scientifici preliminari che pari-non sono esaminati e, pertanto, non dovrebbero essere considerati conclusivi, guida la pratica clinica/comportamento correlato con la salute, o trattato come informazioni stabilite.

Journal reference:
Dr. Priyom Bose

Written by

Dr. Priyom Bose

Priyom holds a Ph.D. in Plant Biology and Biotechnology from the University of Madras, India. She is an active researcher and an experienced science writer. Priyom has also co-authored several original research articles that have been published in reputed peer-reviewed journals. She is also an avid reader and an amateur photographer.

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    Bose, Priyom. (2021, October 11). Percezione di Plasmonic degli acidi nucleici isothermally ampliati e rilevazione della unico molecola di SARS-CoV-2. News-Medical. Retrieved on January 17, 2022 from https://www.news-medical.net/news/20211011/Plasmonic-sensing-of-isothermally-amplified-nucleic-acids-and-single-molecule-detection-of-SARS-CoV-2.aspx.

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    Bose, Priyom. "Percezione di Plasmonic degli acidi nucleici isothermally ampliati e rilevazione della unico molecola di SARS-CoV-2". News-Medical. 17 January 2022. <https://www.news-medical.net/news/20211011/Plasmonic-sensing-of-isothermally-amplified-nucleic-acids-and-single-molecule-detection-of-SARS-CoV-2.aspx>.

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