Метод поможет снизить затраты, упростить тестирование и ускорить получение результатов, делая генетический анализ более доступным в медицине, экологии и пищевой промышленности. Исследование опубликовано в журнале ACS Sensors.
Исследователи из Осакского столичного университета разработали технологию сверхчувствительного анализа ДНК, в которой вместо традиционной полимеразной цепной реакции (ПЦР) используется лазерный свет. Метод выявляет целевые фрагменты ДНК без амплификации — ресурсоемкого этапа классических тестов.
Иллюстрация предложенного метода. Изображение: Shuichi Toyouchi et al., ACS Sensors
ПЦР-тесты, которые используются в медицинских исследованиях, требует сложного оборудования, централизованных лабораторий и квалифицированного персонала. В предложенном методе применяются гетерогенные частицы — наночастицы золота и полистирольные микросферы.
Эти частицы несут короткие, заранее известные цепочки ДНК, способные связываться с комплементарными участками в исследуемом образце. Если целевая ДНК — например, вирусная или раковая — присутствует, происходит процесс гибридизации: цепи связываются, и это взаимодействие фиксируется по флуоресценции.
Для ускорения гибридизации исследователи облучают раствор лазером. Когда размеры зондовых частиц совпадают с длиной волны лазера, возникает рассеяние Ми, создающее оптические силы, которые перемещают частицы и способствуют их взаимодействию. Поглощая свет, золотые наночастицы нагреваются, создавая фототермический эффект — дополнительный фактор, ускоряющий связывание.
Иллюстрация используемого метода и результатов тестирования. Изображение: Osaka Metropolitan University
«Наш светоиндуцированный метод позволяет обнаруживать ДНК без необходимости ПЦР», — заявили авторы. Пяти минут лазерного воздействия достаточно, чтобы достичь чувствительности, превышающей возможности цифрового ПЦР-теста на порядок.
Отказ от амплификации делает анализ дешевле, проще и быстрее. Это открывает возможности для диагностики инфекционных заболеваний, выявления рака на ранней стадии, проверки безопасности продуктов и анализа ДНК в окружающей среде.
