Tracce di biomolecole come il DNA possono essere rilevate con una nuova tecnica "dinamica" basata sull'osservazione di eventi di associazione e dissociazione di nanoparticelle d'oro. Se è presente la sequenza di DNA desiderata, può legare in modo reversibile due nanoparticelle insieme. Questo può essere rilevato in tempo reale attraverso un cambiamento nella diffusione della luce. Come riportato sulla rivista Angewandte Chemie , questo metodo differenzia i segnali reali dal rumore e può rilevare le deviazioni delle singole basi.

Rilevare e quantificare biomolecole a concentrazioni estremamente piccole è sempre più importante per applicazioni quali diagnosi precoce e precisa, monitoraggio del trattamento del cancro, indagini forensi, e test altamente sensibili per le armi biologiche. L'attuale metodo di scelta è la reazione a catena della polimerasi (PCR), che si basa sulla replicazione enzimatica del DNA. Lo svantaggio di questo metodo sono i falsi positivi che possono derivare dalle più piccole quantità di impurità.

Gli scienziati che lavorano con Jwa-Min Nam presso la Seoul National University (Corea del Sud) hanno ora sviluppato un nuovo metodo per rilevare quantità estremamente piccole di DNA, senza replicazione, amplificazione del segnale, o risultati falsi positivi. Il loro metodo si basa sul rilevamento di singoli eventi di associazione. Poiché i partner vincolanti si separano continuamente e poi si legano di nuovo, il numero di risultati rilevabili viene moltiplicato e i segnali non specifici vengono ridotti al minimo. Questa analisi dei nanodimeri associati e dissocianti (ADNA) si basa sulla misurazione della diffusione della luce da parte di nanoparticelle d'oro mediante microscopia in campo oscuro.

Il campione e due tipi di nanoparticelle d'oro vengono posti su un vetrino rivestito con un doppio strato lipidico. Un tipo di nanoparticella ha siti di legame sulla superficie che si ancorano allo strato lipidico. L'altro tipo si lega reversibilmente allo strato lipidico, rimanente mobile. Entrambe le nanoparticelle hanno brevi segmenti di DNA a singolo filamento che sono complementari a due diverse sequenze nel DNA bersaglio in modo che possano legarlo. Quando una nanoparticella mobile si avvicina molto a una immobilizzata, il DNA bersaglio può legarli in un dimero.

Quando due nanoparticelle sono legate, le loro vibrazioni (plasmoni) sono accoppiate. Questo cambia l'intensità e il colore della luce diffusa, che può essere rilevato in tempo reale. L'analisi dinamica dei dimeri che si sono dissociati durante l'osservazione è la chiave per la chiara differenziazione tra la presenza e l'assenza del DNA bersaglio. La cinetica della dissociazione è significativamente diversa per il DNA che è una corrispondenza perfetta e il DNA con una singola base alterata.

Anche in presenza di altro DNA, come in un campione di siero di sangue umano, è stato possibile rilevare selettivamente e quantificare in modo affidabile concentrazioni ultra-basse del DNA bersaglio. Nelle condizioni di prova utilizzate, il limite di rilevabilità era di circa 46 copie di DNA.