Encontrar una forma rápida y económica de detectar cepas específicas de bacterias y virus es fundamental para la seguridad alimentaria, la calidad del agua, la protección del medio ambiente y la salud humana. Sin embargo, los métodos actuales para detectar cepas de bacterias que causan enfermedades como E. coli requiere cultivos celulares biológicos que requieren mucho tiempo o enfoques de amplificación de ADN que dependen de equipos de laboratorio costosos.
Ahora, Josh Hihath, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de California, Davis, y colegas de la Universidad de Washington y la Universidad de Economía y Tecnología de TOBB en Ankara, Turquía, han adaptado un dispositivo electrónico molecular llamado único-unión de rotura de moléculas para detectar ARN de cepas de E. coli conocido por causar enfermedades. Los hallazgos se publicaron en línea hoy 5 de noviembre en la revista Nanotecnología de la naturaleza .
"La detección e identificación confiable, eficiente y económica de cepas específicas de microorganismos tales como E. coli es un gran desafío en biología y ciencias de la salud ", dijo Hihath." Nuestra técnica podría allanar el camino para la detección rápida y directa de patógenos, cepas bacterianas resistentes a los antimicrobianos y biomarcadores para el cáncer ".
Hihath y su equipo se centraron en E. coli dado que es un patógeno común que se puede encontrar fácilmente en el suministro de alimentos, pero que no puede causar enfermedad en forma benigna. La peor cepa de E. coli , llamado E. coli O157: H7, produce una sustancia tóxica llamada toxina Shiga que causa diarrea con sangre, insuficiencia renal e incluso la muerte.
Los dispositivos de unión de ruptura de una molécula consisten en dos electrodos metálicos con interfaces atómicamente afiladas que se ponen en contacto en una solución líquida de interés, como una solución que contiene secuencias de ARN de E. coli. A medida que los electrodos se ponen en contacto y se extraenaparte, se aplica un sesgo eléctrico y se mide la corriente. Este proceso se repite cientos o miles de veces para determinar la conductancia de una sola molécula.
"Una de las preguntas que hicimos es ¿qué tan pequeño es el cambio en la secuencia para causar un cambio significativo en la conductancia eléctrica?", Dijo Hihath. "Lo más pequeño que podemos cambiar es una base única, así que decidimospara ver si se puede medir un cambio de base única "
Al probar secuencias cortas de ARN unido al ADN con conectores químicos, el equipo examinó un E. coli secuencia que produciría la toxina Shiga. Sus hallazgos mostraron que los cambios en la resistencia eléctrica del ARN debido a un cambio de una sola base podrían medirse, lo que les permitiría ver no solo si una secuencia era E. coli, sino también la especificidadcepa de E. coli que produce la toxina Shiga.
"Un sistema que podría identificar selectivamente secuencias cortas de ADN o ARN abre nuevas vías para desarrollar una plataforma de sensores electrónicos para una amplia gama de aplicaciones", agrega. "Eventualmente, queremos llegar al punto en el que podamos extraerMuestras de ARN de organismos reales y miden su conductancia en una plataforma de detección "
Este trabajo fue apoyado en parte por la National Science Foundation.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - Davis . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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