L’origami d’ADN améliore les performances des biocapteurs électrochimiques

De nouveaux résultats fournissent une plate-forme pour des biocapteurs d’ADN plus efficaces, sélectifs et sensibles qui peuvent être utilisés pour détecter divers agents pathogènes et maladies.

Les biocapteurs électrochimiques à ADN sont très prometteurs pour la surveillance de diverses maladies. Dans l’ensemble, leurs applications de détection sont vastes, allant des analytes d’ADN cibles tels que les gènes bactériens et les séquences tumorales aux concentrations cliniquement pertinentes de biomarqueurs du SRAS CoV-2, par exemple.

Cependant, il est difficile d’obtenir une sensibilité et une sélectivité appropriées de ces systèmes et de permettre leur traduction du laboratoire à un environnement clinique, car ces approches impliquent souvent des chimies complexes, un étiquetage électrochimique, des matériaux techniquement difficiles ou un traitement en plusieurs étapes.

Aujourd’hui, une équipe de chercheurs de l’Université Aalto (Finlande) et de l’Université de Strathclyde (Glasgow, Royaume-Uni) a trouvé un moyen d’améliorer considérablement la sensibilité des capteurs d’ADN électrochimiques en utilisant des nanostructures d’ADN modulaires comme nouveaux composants. Les chercheurs ont combiné les techniques conventionnelles de capteur à base d’ADN avec des structures d’origami d’ADN programmables pour créer un capteur sans étiquette avec une sélectivité et une sensibilité de détection considérablement accrues.

« En pratique, notre point de départ est un type de biocapteur d’ADN assez simple et courant – nous avons un système d’électrodes immergé dans la solution d’analyte, où l’électrode de détection est recouverte de brins de sonde d’ADN simple brin qui sont complémentaires du (simple brin ) cibler les séquences d’ADN. Une fois que le brin cible se lie et s’hybride avec le brin sonde, les charges électriques près de l’électrode se déplacent un peu, ce qui signifie que nous pouvons voir un changement dans le signal électrochimique », explique le doctorant Petteri Piskunen de l’Université Aalto, un des auteurs de la recherche.

« Ici, les nanostructures d’origami d’ADN entrent en jeu. Nous avons équipé notre origami d’ADN en forme de tuile de brins de capture de cible qui peuvent se lier efficacement et sélectivement à une extrémité de la séquence cible, tandis que l’autre extrémité de la cible se lie aux brins de sonde. Par conséquent , nous créons un complexe en forme de sandwich, où le brin cible est piégé entre l’électrode et l’origami d’ADN. Ensuite, au lieu d’enregistrer un petit changement de signal lors de la liaison à la cible, nous verrons un effet amplifié en raison de la présence du un origami ADN relativement grand », poursuit Piskunen.

« Nous avons démontré la faisabilité de notre système en détectant un fragment de gène d’une bactérie résistante aux antibiotiques. Nous avons pu piéger sélectivement cette cible à partir d’une solution assez complexe contenant divers types d’ADN simple brin, des brins courts et des fragments de rebut aux longues circulaires. ADN. Avec notre capteur, nous avons pu détecter de manière fiable des concentrations cibles 100 à 1 000 fois plus faibles qu’avec les techniques conventionnelles », déclare le chercheur invité Veikko Linko (actuellement professeur associé à l’université de Tartu, en Estonie).

« Il est encourageant de penser qu’en combinant l’origami d’ADN polyvalent avec, par exemple, des électrodes imprimables et jetables, nous pourrions créer des plates-formes de détection sans étiquette avec une sensibilité et une spécificité aussi élevées. Cela positionne notre technologie sur la voie de la fabrication de masse et d’une large applicabilité comme point À l’heure actuelle, un travail de collaboration avec l’Université de Strathclyde est en cours pour généraliser la configuration du capteur à utiliser avec différents types de biomarqueurs », conclut Linko.

Les résultats sont publiés dans la revue Capteurs ACS.