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American Chemical Society
Ein winziger Sensor nanowire - kleiner als die Breite eines menschlichen Haares, 1000 mal empfindlicher als herkömmliche DNA-Tests, und in der Lage, Ergebnisse in Minuten statt in Tagen oder Wochen - könnte den Weg für eine schnellere, genauere medizinische Tests zur Diagnose von unzähligen Bedingungen und Mai letztlich Leben retten, indem es früher Krankheit Erkennung und Intervention, Harvard-Wissenschaftler sagen.
Im ersten Labor-Studien zum Nachweis der Leistungsfähigkeit des neuen Sensor, den Forscher zeigten, dass es das Potenzial hat, um das Gen für die zystische Fibrose effizienter als konventionelle Tests für die Krankheit. CF ist die häufigste tödliche Erbkrankheit bei Menschen europäischer Herkunft.
Einer von einer wachsenden Zahl von viel versprechenden diagnostischen Tools, die auf Nanotechnologie, die Silicon Sensor stellt das erste Beispiel der direkten elektrischen Nachweis von DNA mit Hilfe der Nanotechnologie, so die Forscher.
Der Sensor und die Erkennung des CF-Gen wird in den 14 Januar-Ausgabe der Zeitschrift Nano Letters, ein Peer-Review "-Veröffentlichung der American Chemical Society, dem weltweit größten wissenschaftlichen Gesellschaft.
"Diese winzigen Sensor könnte eine neue Zukunft für die medizinische Diagnostik", sagt Studienleiter Charles M. Lieber, Ph.D., Professor der Chemie an der Harvard und einer der führenden Forscher auf dem Gebiet der Nanotechnologie.
"Was könnte man sich vorstellen", sagt Lieber, "ist es, gehen Sie zu Ihrem Arzt das Büro, geben Sie einen Tropfen Blut aus einem Pin-Prick auf Ihrem Finger, und innerhalb von Minuten, finden Sie heraus, ob Sie ein bestimmtes Virus, eine genetische Krankheit, oder Ihr Risiko für verschiedene Krankheiten oder Wechselwirkungen mit anderen Arzneimitteln. "
Mit seiner hohen Empfindlichkeit, der Sensor könnte erkennen Krankheiten nie zuvor möglich mit herkömmlichen Tests, sagt er.
Und wenn alles gut geht in Zukunft Studien, Lieber sagt voraus, dass ein Array von Sensoren können letztlich so konfiguriert werden, dass ein Handheld PDA-Typ-Gerät oder kleine Computer, so dass fast sofortige Testergebnisse während eines Arzt-Besuch oder möglicherweise sogar zu Hause von einem Patienten.
Es könnte möglicherweise verwendet werden, um Bildschirm für Krankheit Marker in jedem körperlichen Flüssigkeit, auch Tränen, Urin und Speichel, sagt er.
Der Sensor zeigt auch, Versprechen für die Früherkennung von Bioterrorismus Bedrohungen wie Viren, sagt der Wissenschaftler.
Eine experimentelle Version der Technologie besteht aus einer dünnen Platte, ungefähr so groß wie eine kleine Visitenkarte mit den winzigen nanowire Sensor. Eine funktionierende Prototyp Gerät geeignet für die Testung von menschlichem Blut oder anderen Körperflüssigkeiten werden könnten fünf Jahre entfernt, Lieber Schätzungen.
Zum Nachweis der Wirksamkeit der Sensor-Gerät, die Forscher veredelten Nukleinsäuren, die Bausteine der DNA, auf einem Silizium-nanowire.
Die Nukleinsäuren wurden speziell konzipiert, um eine bestimmte Mutation Website in der Mukoviszidose-Gen, das verantwortlich ist für die meisten tödlichen Fälle der genetischen Krankheit.
Die Forscher dann ausgesetzt, um die nanowire Fragmente der Mukoviszidose-Gen, einige mit dem letalen Mutation und einige ohne sie.
Die Forscher fanden heraus, dass sie sich erfolgreich zwischen den zwei Arten von Gen-Fragmente, bis hin zu extrem niedrigen Niveau, dass gewesen wäre, verpasste durch konventionelle DNA-Sensoren, je nach Lieber.
Im Gegensatz zu herkömmlichen DNA-Nachweismethoden, die ein komplexes Verfahren namens PCR-Amplifikation, um die Ergebnisse, die nanowire Sensor muss nicht so hoch entwickelten Techniken und teuer, was letztlich zu beschleunigen Gentests bei gleichzeitiger Reduzierung der Kosten.
Lieber vor kurzem dazu beigetragen, ein Unternehmen, NanoSys, Inc., ist, dass jetzt die Entwicklung nanowire Technologie und anderen Nanotechnologie-Produkte. Seine Mitarbeiterin in dieser Studie ist Jong-in Hahm, Ph.D., einem ehemaligen Postdoctoral Fellow in seinem Forschungs-Gruppe, ist derzeit ein Assistant Professor an der Penn State University.
Mittel für die Forschung wurde von der Defense Advanced Research Projects Agency, National Cancer Institute und Ellison Medical Foundation.
Die Online-Version des Forschungs-Papier zitiert wurde zum ersten Mal veröffentlicht am 9. Dezember der Zeitschrift auf der Webseite. Journalisten können den Zugang zu dieser Website, indem Sie eine E-Mail an newsroom@acs.org oder Aufruf der Ansprechpartner für diese Version.