DNA的3D模型。

美國大學(xué)的一項新研究顯示，在不到一秒鐘的時間內(nèi)，用于腦化學(xué)研究的小型傳感器可以檢測出提供生命遺傳指令的關(guān)鍵分子，RNA和DNA。

非盟研究人員認(rèn)為，該傳感器是從事臨床研究的科學(xué)家測量DNA代謝的有用工具，該傳感器可能是實驗室臨床醫(yī)生區(qū)分“健康”樣品和“病態(tài)”樣品并確定病原體是否為真菌的快速方法。 ，細(xì)菌或病毒，然后再進(jìn)行進(jìn)一步分析。

為了探索傳感器是否可以檢測RNA和DNA，化學(xué)助理教授Alexander Zestos與生物學(xué)副教授John Bracht合作，測試了一種檢測RNA和DNA的新方法。兩位教授都是非盟神經(jīng)科學(xué)與行為中心的一部分，該中心匯集了來自各個領(lǐng)域的研究人員，以研究大腦及其在行為中的作用。

新型電極可測量RNA和DNA

傳感器，也稱為碳纖維微電極，使像Zestos這樣的研究人員能夠?qū)Υ竽X中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行精確的測量。研究人員可以了解有關(guān)大腦復(fù)雜的神經(jīng)途徑和神經(jīng)遞質(zhì)的復(fù)雜電路，神經(jīng)遞質(zhì)是大腦中沿給定途徑傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)。

Zestos和Bracht使用了典型的具有快速掃描循環(huán)伏安法的碳纖維微電極，這是一種用于檢測大腦中多巴胺的傳感器。Zestos的工作經(jīng)常涉及使用傳感器來檢測和測量大腦中的多巴胺，因為神經(jīng)遞質(zhì)涉及神經(jīng)系統(tǒng)從身體運(yùn)動到情緒反應(yīng)的廣泛活動。

研究人員用專用電極修改了傳感器。他們不確定它是否會起作用，當(dāng)電極或波形檢測到DNA的兩個基本組成部分腺苷和鳥苷的氧化峰時，他們感到驚訝。檢測時間快，不到一秒即可發(fā)生。使用動物和合成的RNA和DNA驗證了研究方法。

研究工具和預(yù)診斷

在短期內(nèi)，Bracht和Zestos認(rèn)為該工具可用于臨床研究。使用該工具的研究人員可以獲得有關(guān)核酸的有用信息，并可以測量腺苷，鳥苷和胞苷（另一種DNA核堿基）的相對比例。該傳感器的大小大約為一頭人類頭發(fā)的大小，足以植入細(xì)胞，組織或活生物體中。該傳感器可以檢測任何液體樣本中的DNA或RNA，包括液滴，唾液，血液或尿液。

該傳感器也可以用作預(yù)診斷。研究人員說，疾病或真菌感染的發(fā)作會導(dǎo)致核酸迅速升高，傳感器可以測量核酸的含量，并可能預(yù)測迅速感染。例如，花冠狀病毒的測試結(jié)果最多可能需要一天或更長的時間。

Bracht說：“電化學(xué)傳感器可用于在基于序列的方法之前評估樣品�！� “我們可以設(shè)想幾種情況，在臨床上在進(jìn)一步測序之前快速測量樣品中的DNA或RNA是有用的。例如，當(dāng)有很多樣品需要進(jìn)行更廣泛的測試之前進(jìn)行快速檢查時，可以使用它。”

當(dāng)前的局限性是傳感器將需要檢測的不僅僅是DNA和RNA鏈。為了檢測特定病毒或進(jìn)行基因檢測，傳感器將需要檢測病毒的基因序列。研究的下一步將是進(jìn)一步修改傳感器，以查看傳感器是否可以檢測到病毒。傳感器可能具有需要進(jìn)一步研究的各種應(yīng)用，包括在法醫(yī)學(xué)和傳感器發(fā)揮重要作用的其他領(lǐng)域。

布拉希特說：“我們還考慮過我們是否可以測量活腦和細(xì)胞內(nèi)的DNA代謝。” “我們可以使用一個電極來測量神經(jīng)遞質(zhì)，例如多巴胺，還可以實時地在大腦中測量DNA和RNA及其組成部分。”

這項新研究發(fā)表在化學(xué)期刊ACS Omega上。