La detección de biomoléculas, como lípidos, proteínas y ácidos nucleicos y sus interacciones en muestras biológicas heterogéneas es crucial para comprender una multitud de mecanismos biológicos en la salud y la enfermedad. Por ejemplo, la señalización molecular y el transporte en las células se rigen por la asociación yinserción de proteínas con la membrana lipídica celular. Sin embargo, las técnicas actuales sin etiquetas luchan por diferenciar los procesos de inserción de proteínas, liberación química y alteración de la membrana, lo que obliga a los experimentadores a confiar en múltiples técnicas que generalmente requieren diferentes entornos experimentales. Por lo tanto, es esencial desarrollarnuevos biosensores con alta sensibilidad y selectividad que son capaces de aprovechar la firma química de diferentes especies biomoleculares para permitir la investigación de interacciones complejas de múltiples analitos.
En un estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne Suiza y sus colegas de EE. UU. Presentan un biosensor de infrarrojo medio basado en una nueva meta-superficie multi-resonante, que, por primera vez, es capaz de distinguir múltiples analitos en biología heterogéneamuestras no destructivas, en tiempo real y con alta sensibilidad. El nuevo sensor logra esto mediante el acceso a la información química específica de huellas dactilares de proteínas, lípidos, péptidos u otros productos bioquímicos y permite el monitoreo simultáneo e independiente de su dinámica de interacción.El estudio muestra que el sensor puede resolver espectroscópicamente la interacción de las membranas lipídicas biomiméticas con diferentes péptidos, así como la dinámica de la liberación de carga vesicular. Estos son procesos biológicamente importantes de preservación de masa que son inaccesibles para las técnicas estándar sin etiquetas, independientemente de su sensibilidad.
Sorprendentemente, el sensor puede resolver la interacción de las membranas lipídicas con un péptido tóxico formador de poros como la melitina, tanto en membranas soportadas como en vesículas unidas a la superficie cargadas con moléculas de neurotransmisores. El estudio muestra el monitoreo de la disrupción de la membrana inducida por melitina y el neurotransmisorLa liberación de carga de estos imitadores de vesículas sinápticas en tiempo real, con sensibilidad de monocapa y sin etiquetado.Estos importantes experimentos de prueba de concepto allanan el camino para la aplicación de estos biosensores para investigar los mecanismos moleculares que sustentan procesos importantes que se han relacionado con enfermedades humanas, tales porosformación e interrupción de la membrana inducida por la agregación de proteínas en enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer y Parkinson.
El nuevo biosensor representa una herramienta poderosa para la diferenciación, identificación e investigación simultánea de las interacciones entre diferentes especies biológicas en muestras complejas, que aborda las deficiencias claras de las técnicas actuales sin etiquetas. Además, se puede implementar para analizar una multitudde sistemas biológicos de múltiples analitos, abriendo emocionantes vías de aplicaciones en diversos campos que van desde la biología fundamental hasta el desarrollo de fármacos.
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Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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