Per Smartphone einzelne Moleküle detektieren und Krankheiten erkennen
2021
Ludwig-Maximilians-Universität, München, Deutschland(1)
Université de Fribourg, Fribourg, Schweiz(2)
Université de Fribourg, Fribourg, Schweiz(2)
Um Krankheiten zu erkennen oder um deren Verlauf zu beurteilen, spielen Biomarker eine zentrale Rolle. Verfahren, die bisher zur Messung von Biomarkern angewandt werden, arbeiten mit molekularen Sonden und über Fluorszenzsignale, die durch chemische und physikalische Reaktionen entstehen. Diese Signale müssen allerdings verstärkt werden, damit die Tests in der Praxis zur patientennahen Diagnostik eingesetzt werden können.
In dieser Studie wurde eine Strategie entwickelt, um Biomarker in niedriger Konzentration nachzuweisen. Dabei werden DNA-Sonden mit kleinsten Gold- oder Silberteilchen verknüpft. Zwei Partikel wirken als Nanoantenne und verstärken Fluoreszenzsignale, indem es zu Wechselwirkungen zwischen den Nanopartikeln und den Lichtwellen kommt, was zur Intensivierung elektromagnetische Felder und damit zu einer enormen Verstärkung der Fluoreszenz führt. Damit gelingt es etwa, Bakterien mit Antibiotikaresistenzgenen oder auch Viren nachzuweisen.
Exemplarisch wurde auf DNA-Fragmente getestet, die spezifisch für Antibiotikaresistenzen in Bakterien sind, aber der Assay könnte leicht an andere Ziele wie z.B. Viren angepasst werden. Laut Autoren könnte diese Technologie in Zukunft für diagnostische Tests auch in Gegenden einsetzen, in denen der Zugang zu Elektrizität oder Laborausrüstung begrenzt ist. Denn mit dieser Methode können kleine DNA-Fragmente direkt im Blutserum detektiert werden, während der gesamte Assay auf einem tragbaren, selbstentwickelten Smartphone-Mikroskop läuft. Neben einer guten Smartphone-Kamera benötigt man nur einen Laser und eine Linse: zwei preisgünstige, gut verfügbare Komponenten.
Addressable nanoantennas with cleared hotspots for single-molecule detection on a portable smartphone microscope
Viktorija Glembockyte(1), Kateryna Trofymchuk(1), Philip Tinnefeld(1), Guillermo P. Acuna(2)
Eingestellt am: 11.05.2021
[1] https://www.nature.com/articles/s41467-021-21238-9[2] https://www.bionity.com/en/news/1169911/detecting-single-molecules-and-diagnosing-diseases-with-a-smartphone.html
