Il Dr. Park e colleghi riferiscono di un nuovo protocollo di biorilevamento basato sul monitoraggio dei cambiamenti nella trasmittanza ottica di una soluzione contenente catene autoassemblate di sfere magnetiche funzionalizzate ruotate da un campo magnetico esterno.

Il biorilevamento basato sul rilevamento di etichette magnetiche offre un rapido, protocollo sensibile ed economico per la diagnostica medica point-of-care, dove vengono utilizzati sensori magnetoresistivi per rilevare sfere magnetiche immobilizzate su substrati tramite processi di bioriconoscimento.

Però, questo approccio richiede più passaggi:immobilizzazione delle molecole sonda, lavaggio per rimuovere il legame non specifico, e così via – vincoli che limitano la sensibilità, velocità e costo, e infine la dimensione del sistema.

In un approccio alternativo Sang Yoon Park presso l'Electronic Inspired Interdisciplinary Research Instiute (EIIRIS), Toyohashi Tech e colleghi del Tokyo Institute of Technology, relazione su un nuovo protocollo di biorilevamento basato sul monitoraggio dei cambiamenti nella trasmittanza ottica di una soluzione contenente catene autoassemblate di sfere magnetiche funzionalizzate ruotate da un campo magnetico esterno. È importante sottolineare che questo cosiddetto metodo omogeneo è rapido, altamente sensibile in un'ampia gamma di concentrazioni e non richiede substrati o sensori magnetici.

Le lunghezze delle catene di sfere magnetiche biotinilate che ruotano in una soluzione sono aumentate con l'aggiunta di biomolecole complementari (avidina) alla soluzione, e soprattutto, l'aumento della lunghezza della catena era direttamente correlato alla concentrazione di avidina aggiunta alla soluzione. Questa variazione nella lunghezza delle catene è stata misurata con elevata precisione monitorando le variazioni nella trasmissione ottica delle catene rotanti nella soluzione. In particolare, la trasmittanza ottica attraverso la soluzione dipendeva dalle lunghezze delle catene rotanti, che a sua volta era correlato alla concentrazione di molecole di avidina aggiunte alla soluzione.

Il set-up sperimentale consisteva in tre semplici componenti:una sorgente luminosa di un raggio bianco non polarizzato, una cuvetta contenente una soluzione di biglie magnetiche funzionalizzate, e uno spettrometro compatto. Le sfere magnetiche biotinilate utilizzate dai ricercatori avevano un diametro di 250 nm, e consisteva di particelle superparamagnetiche incorporate in una matrice polimerica. La superficie del polimero è stata ricoperta con biomolecole di biotina e la concentrazione di avidina aggiunta alla soluzione è stata misurata applicando un campo magnetico rotante alla cuvetta e monitorando la trasmissione ottica della soluzione quando la molecola bersaglio (avidina) è stata aggiunta alla soluzione.

In 30 secondi, i ricercatori hanno determinato quantitativamente la concentrazione di avidina aggiunta alla soluzione con una sensibilità di 100 pM e un intervallo dinamico di almeno quattro ordini di grandezza. Questo protocollo è un rapido, estremamente sensibile, mezzi economici e omogenei per quantificare i processi di bioriconoscimento.