Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Uncovering Pathogens Outside the Lab

12.02.2013
DNAzymes and gold nanoparticles: a colorimetric assay for diagnostics in the field

Infectious diseases such as malaria and syphilis can be diagnosed rapidly and reliably in the field by using a simple test developed by Canadian scientists. The test is based on the use of DNAzymes and gold nanoparticles. As the researchers report in the journal Angewandte Chemie, their test allows for the sensitive detection of bacteria, viruses, and parasites.

Dangerous infectious diseases must be identified in time in order to prevent them from spreading. The DNA of pathogens is an ideal biomarker and can easily be identified by PCR. However, this is only possible if expensive laboratory equipment and trained personnel are on hand. This may not be the case in remote locations or developing nations. Alternative methods that are simple and inexpensive while also remaining sensitive and specific are needed.

Kyryl Zagorovsky and Warren C.W. Chan at the University of Toronto (Canada) have now combined two modern technologies in a novel way: They have used DNAzymes as signal amplifiers and gold nanoparticles for detection. Gold nanoparticles (GNPs) absorb light. The wavelength of the light absorbed depends on whether the nanoparticles are separate or aggregated. The difference in color can be seen with the naked eye. A solution of individual particles appears red, whereas aggregates are blue-violet in color.

DNAzymes are synthetic DNA molecules that can enzymatically split other nucleic acid molecules. The researchers separated a DNAzyme into two inactive halves that both selectively bind to a specific gene segment of the pathogen to be detected. The act of binding reunites the halves and activates them.

For their test procedure, the scientists produced two sets of GNPs that bind to two different types of DNA strand, type A and type B. In addition, they synthesized a three-part “linker” made of DNA. One end of the linker is the complement to type A DNA; the second end is the complement to type B DNA. The center part is designed to be split by active DNAzymes.

In the test sample with no pathogen present, the DNAzymes remain inactive and the linkers remain intact. They bind to a GNP at each end and link the GNPs into larger aggregates, causing the solution to turn blue-violet. In contrast, if there is pathogen in the sample, the DNAzymes are activated and proceed to split the linkers. Now only the bridging parts of the linker can bind to DNA strands of the GNPs, so they cannot link the GNPs together. The solution stays red. Because every activated DNAzyme splits many linkers, it amplifies the signal.

This new type of test is simple and inexpensive; it can be made to detect every kind of pathogen, as the researchers demonstrated by detecting gonorrhea, syphilis, malaria, and hepatitis B. In a freeze-dried state, the reagents can be stored with no problem – an important requirement for use in the field.

For the full article see https://www.wiley-vch.de/vch/journals/2001/journalist/201305pre.pdf (editorial use only).

About the Author
Dr. Warren Chan is a professor at the University of Toronto in the Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering with affiliation with the Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research, and Department of Materials Science and Engineering, Chemistry, and Chemical Engineering. His research interest is in the development of nanotechnology for detecting cancer and infectious diseases. He is also the Canadian Research Chair in Nanomedicine.

Author: Warren C. W. Chan, University of Toronto (Canada), http://ibbme.utoronto.ca/faculty/core/chan.htm

Title: A Plasmonic DNAzyme Strategy for Point-of-Care Genetic Detection of Infectious Pathogens

Angewandte Chemie International Edition, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/anie.201208715

Warren C. W. Chan | Angewandte Chemie
Further information:
http://pressroom.angewandte.org
http://ibbme.utoronto.ca/faculty/core/chan.htm

More articles from Life Sciences:

nachricht Topologische Quantenchemie
21.07.2017 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

nachricht Topological Quantum Chemistry
21.07.2017 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

All articles from Life Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

Recherche-Reise zum European XFEL und DESY nach Hamburg

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Lupinen beim Trinken zugeschaut – erstmals 3D-Aufnahmen vom Wassertransport zu Wurzeln

24.07.2017 | Biowissenschaften Chemie