Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Aufschlussreiche Partikeltrennungen

20.07.2017

Amplifizierung unnötig: Ultrasensitive DNA-Quantifizierung per Lichtstreuung

Spuren von Biomolekülen wie DNA lassen sich mit einem neuen „dynamischen“ Verfahren nachweisen, das auf der Detektion einzelner Assoziation- und Dissoziationsereignisse von Gold-Nanopartikeln beruht: Ist die gesuchte DNA-Sequenz in der Probe, kann sie zwei Nanopartikel reversibel verbinden.


Selbst einzelne Basenabweichungen sind durch veränderte Lichtstreuung erkennbar

(c) Wiley-VCH

Dies lässt sich anhand der veränderten Lichtstreuung in Echtzeit verfolgen. Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, differenziert die Methode echte Signale von unspezifischen Ereignissen und kann sogar Abweichungen einzelner Basen erkennen.

Biomoleküle in extrem geringen Konzentration nachzuweisen und zu quantifizieren, ist von großer Bedeutung, etwa für eine möglichst frühe und genaue Diagnose von Krankheiten, die Begleitung von Therapien gegen Krebs, für forensische Untersuchungen sowie für hochempfindliche Tests auf biologische Kampfstoffe. Methode Nummer eins ist noch immer die auf einer enzymatischen Vervielfältigung von DNA basierende Polymerase-Kettenreaktion (PCR). Nachteil sind falsch positive Signale, die durch winzigste Verunreinigungen entstehen können.

Wissenschaftler um Jwa-Min Nam von der Seoul National University (Südkorea) haben jetzt ein neues Konzept entwickelt, um extrem geringe Mengen an DNA nachzuweisen – ohne die Notwendigkeit einer Vervielfältigung oder Verstärkung des Signals und die Gefahr falsch positiver Ergebnisse

. Es basiert auf der Detektion einzelner Bindungsereignisse. Da sich die Bindungspartner immer wieder trennen und neu zusammentun, potenziert sich die Zahl detektierbarer Ereignisse, während unspezifische Signale minimiert werden. Diese „assoziierende und dissoziierende Nanodimer-Analyse“, kurz ADNA, basiert auf einer Messung der Lichtstreuung von Gold-Nanopartikeln mit der Dunkelfeldmikroskopie.

Auf einen Glasträger wird eine Lipid-Doppelschicht aufgetragen, die Probe sowie zwei Sorten von Gold-Nanopartikeln aufgegeben. Eine Sorte trägt auf der Oberfläche Bindestellen, die sie auf der Lipidschicht fest verankern. Die andere Sorte bindet reversibel an die Lipidschicht und bleibt somit mobil.

Beide tragen kurze einsträngige DNA-Stücke, die komplementär zu zwei verschiedenen Sequenzen der gesuchten DNA sind und diese daher binden können. Kommt nun ein mobiles Nanopartikel einem immobilisierten Nanopartikel sehr nahe, kann die Ziel-DNA beide Partikel zu einem Dimer verbrücken.

Sind zwei Nanopartikel auf diese Weise verbunden, koppeln auch ihre Schwingungen (Plasmonen). Dies verändert Intensität und Farbe des Streulichts und kann in Echtzeit detektiert werden.

Vor allem die dynamische Analyse von Dimeren, die während der Beobachtungszeit dissoziierenden, ist der Schlüssel zu einer klaren Differenzierung zwischen Vorhandensein und Abwesenheit der Ziel-DNA. So ist der zeitliche Verlauf der Dissoziierung bereits deutlich anders für eine perfekt passende DNA und eine Sequenz, bei der eine einzelne Base verändert ist.

Auch in Anwesenheit anderer DNA, z.B. in einer Probe von menschlichem Blutserum, ließ sich eine Ziel-DNA in ultra-niedrigen Konzentrationen selektiv detektieren und verlässlich quantifizieren. Unter den verwendeten Testbedingungen lag die Nachweisgrenze bei ca. 46 DNA-Kopien.

Angewandte Chemie: Presseinfo 29/2017

Autor: Jwa-Min Nam, Seoul National University (Rep. Korea), http://www.thenamlab.org/

Link zum Originalbeitrag: https://doi.org/10.1002/ange.201705330

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Karin J. Schmitz | GDCh

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Lückenlose Weltkarte der Baumarten-Vielfalt: neues statistisches Modell füllt weiße Flächen
20.02.2019 | Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig

nachricht Jacobs University Forscher entdecken neue Klasse von heterogenen Katalysatoren auf Edelmetallbasis
20.02.2019 | Jacobs University Bremen gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wasser ist homogener als gedacht

Um die bekannten Anomalien in Wasser zu erklären, gehen manche Forscher davon aus, dass Wasser auch bei Umgebungsbedingungen aus einer Mischung von zwei Phasen besteht. Neue röntgenspektroskopische Analysen an BESSY II, der ESRF und der Swiss Light Source zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Bei Raumtemperatur und normalem Druck bilden die Wassermoleküle ein fluktuierendes Netz mit durchschnittlich je 1,74 ± 2.1% Donator- und Akzeptor-Wasserstoffbrückenbindungen pro Molekül, die eine tetrahedrische Koordination zwischen nächsten Nachbarn ermöglichen.

Wasser ist das „Element“ des Lebens, die meisten biologischen Prozesse sind auf Wasser angewiesen. Dennoch gibt Wasser noch immer Rätsel auf. So dehnt es sich...

Im Focus: Licht von der Rolle – hybride OLED ermöglicht innovative funktionale Lichtoberflächen

Bislang wurden OLEDS ausschließlich als neue Beleuchtungstechnologie für den Einsatz in Leuchten und Lampen verwendet. Dabei bietet die organische Technologie viel mehr: Als Lichtoberfläche, die sich mit den unterschiedlichsten Materialien kombinieren lässt, kann sie Funktionalität und Design unzähliger Produkte verändern und revolutionieren. Beispielhaft für die vielen Anwendungsmöglichkeiten präsentiert das Fraunhofer FEP gemeinsam mit der EMDE development of light GmbH im Rahmen des EU-Projektes PI-SCALE auf der Münchner LOPEC (19. bis 21. März 2019), erstmals in Textildesign integrierte hybride OLEDs.

Als Anbieter von Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen auf dem Gebiet der organischen Elektronik setzt sich das Fraunhofer FEP schon lange mit der...

Im Focus: Light from a roll – hybrid OLED creates innovative and functional luminous surfaces

Up to now, OLEDs have been used exclusively as a novel lighting technology for use in luminaires and lamps. However, flexible organic technology can offer much more: as an active lighting surface, it can be combined with a wide variety of materials, not just to modify but to revolutionize the functionality and design of countless existing products. To exemplify this, the Fraunhofer FEP together with the company EMDE development of light GmbH will be presenting hybrid flexible OLEDs integrated into textile designs within the EU-funded project PI-SCALE for the first time at LOPEC (March 19-21, 2019 in Munich, Germany) as examples of some of the many possible applications.

The Fraunhofer FEP, a provider of research and development services in the field of organic electronics, has long been involved in the development of...

Im Focus: Laserverfahren für funktionsintegrierte Composites

Composites vereinen gewinnbringend die Vorteile artungleicher Materialien – und schöpfen damit zum Beispiel Potentiale im Leichtbau aus. Auf der JEC World 2019 im März in Paris präsentieren die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein breites Spektrum an laserbasierten Technologien für die effiziente Herstellung und Bearbeitung von Verbundmaterialien. Einblicke zu Füge- und Trennverfahren sowie zur Oberflächenstrukturierung erhalten Besucher auf dem Gemeinschaftsstand des Aachener Zentrums für integrativen Leichtbau AZL, Halle 5A/D17.

Experten des Fraunhofer ILT erforschen und entwickeln Laserprozesse für das wirtschaftliche Fügen, Schneiden, Abtragen oder Bohren von Verbundmaterialien –...

Im Focus: Grüne Spintronik: Mit Spannung Superferromagnetismus erzeugen

Ein HZB-Team hat zusammen mit internationalen Partnern an der Lichtquelle BESSY II ein neues Phänomen in Eisen-Nanokörnern auf einem ferroelektrischen Substrat beobachtet: Die magnetischen Momente der Eisenkörner richten sich superferromagnetisch aus, sobald eine elektrische Spannung anliegt. Der Effekt funktioniert bei Raumtemperatur und könnte zu neuen Materialien für IT-Bauelemente und Datenspeicher führen, die weniger Energie verbrauchen.

In heutigen Datenspeichern müssen magnetische Domänen mit Hilfe eines externen Magnetfeld umgeschaltet werden, welches durch elektrischen Strom erzeugt wird....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung rund um zuverlässige Verbindungen

20.02.2019 | Veranstaltungen

LastMileLogistics Conference in Frankfurt befasst sich mit Lieferkonzepten für Ballungsräume

19.02.2019 | Veranstaltungen

Bildung digital und multikulturell: Große Fachtagung GEBF findet an der Uni Köln statt

18.02.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Eine vulkanische Riesenparty und ihr frostiger Kater danach

20.02.2019 | Geowissenschaften

Lückenlose Weltkarte der Baumarten-Vielfalt: neues statistisches Modell füllt weiße Flächen

20.02.2019 | Biowissenschaften Chemie

Jacobs University Forscher entdecken neue Klasse von heterogenen Katalysatoren auf Edelmetallbasis

20.02.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics