Tendencias21

Un chip eléctrico de grafeno detecta mutaciones en el ADN

Un equipo de EE.UU. ha desarrollado un chip eléctrico de grafeno capaz de detectar mutaciones en el ADN con más precisión que las tecnologías actuales. Podría usarse en un futuro en diversas aplicaciones médicas, como el seguimiento de biomarcadores de una enfermedad y la detección en tiempo real de secuencias virales y microbianas.

Un chip eléctrico de grafeno detecta mutaciones en el ADN

Bioingenieros de la Universidad de California en San Diego (UCSD, EE.UU.) han desarrollado un chip eléctrico de grafeno capaz de detectar mutaciones en el ADN.

Los investigadores dicen que la tecnología podría usarse algún día en diversas aplicaciones médicas, tales como pruebas de sangre para la detección temprana del cáncer, el seguimiento de biomarcadores de una enfermedad y la detección en tiempo real de secuencias virales y microbianas.  El avance se ha publicado en la edición temprana en línea de Proceedings of the National Academy of Sciences.
 
«Estamos en la vanguardia del desarrollo de un método digital rápidao y de bajo coste para detectar mutaciones genéticas en alta resolución -a la escala de un único cambio de nucleótido en una secuencia de ácido nucleico», dice Ratnesh Lal, profesor de bioingeniería, ingeniería mecánica y de ciencia de materiales de la Escuela Jacobs de Ingeniería de la Universidad de California en San Diego, en la nota de prensa de ésta.

La tecnología, que está en una etapa de prueba de concepto, es un primer paso hacia un chip biosensor que se pueda implantar en el cuerpo para detectar una mutación específica de ADN en tiempo real, y transmitir la información de forma inalámbrica a un dispositivo móvil, como un teléfono inteligente o una computadora portátil.
 
El equipo dirigido por Lal, y Gennadi Glinski, ambos del Instituto de Ingeniería Médica de la universidad, ha desarrollado una nueva técnica para detectar la mutación genética más común, el polimorfismo de un solo nucleótido (SNP), que es una variación de una sola base de nucleótido (A, C, G o T) en la secuencia de ADN.
 
Mientras que la mayoría de los SNPs no tienen ningún efecto discernible sobre la salud, algunos están asociados a condiciones patológicas como el cáncer, la diabetes, las enfermedades del corazón, las enfermedades neurodegenerativas, o las enfermedades autoinmunes e inflamatorias.
 
Los métodos actuales de detección de SNP son relativamente lentos, caros y requieren el uso de equipo engorroso. «Estamos desarrollando una manera rápida, fácil, barata y portátil para detectar SNPs utilizando un pequeño chip que puede funcionar con su teléfono móvil», dice Preston Landon, co-primer autor del artículo de PNAS.
 
El chip consiste en una sonda de ADN incorporada en un transistor de efecto campo de grafeno. La sonda de ADN es una pieza de ingeniería de ADN de doble cadena que contiene una secuencia que codifica un tipo específico de SNP. El chip está específicamente diseñado y fabricado para capturar ADN (o ARN) moléculas con una única mutación de nucleótidos: siempre que estas piezas de ADN (o ARN) se unen a la sonda, se produce una señal eléctrica.

Novedad
 
Los investigadores señalan que una característica novedosa de su chip es que la sonda de ADN se une a un transistor de grafeno, que permite al chip funcionar electrónicamente.

«Este es el primer ejemplo de la combinación de nanotecnología de ADN dinámica con un sensor electrónico de alta resolución. El resultado es una tecnología que podría utilizarse con dispositivos electrónicos inalámbricos para detectar SNPs», dice Michael Hwang, estudiante de doctorado de ciencia de los materiales y co-primer autor del estudio.
 
El uso de una sonda de ADN de doble cadena en la tecnología desarrollada por el equipo de Lal es otra mejora sobre otros métodos de detección de SNP, que típicamente utilizan sondas de ADN de cadena sencilla. Con una sonda de ADN de doble cadena, solamente una cadena de ADN que sea un complemento perfecto a la cadena normal es capaz de producir la señal eléctrica. «Una sonda de ADN de cadena sencilla no proporciona esta selectividad», dice Lal.
 
Otra ventaja de una sonda de ADN de cadena doble es que la sonda puede ser más larga, lo que permite que el chip detecte SNPs en tramos más largos de ADN. En este estudio, Lal y su equipo informaron de la detección de SNP con una sonda de 47 nucleótidos de longitud: la sonda de ADN más larga que se ha utilizado en la detección de SNP hasta ahora, afirman.
 
Los próximos pasos incluyen la ampliación de la tecnología y la adición de capacidad inalámbrica al chip. Más adelante, los investigadores prevén probar el chip en el ámbito clínico y utilizarlo para realizar biopsias de líquidos. También prevén que la tecnología pueda conducir a una nueva generación de métodos diagnósticos y tratamientos personalizados en medicina.

Referencia bibliográfica:
 
Michael T. Hwang, Preston B. Landon, Joon Lee, Duyoung Choi, Alexander H. Mo, Gennadi Glinsky, y Ratnesh Lal. Highly specific SNP detection using 2D graphene electronics and DNA strand displacement. Proceedings of the National Academy of Sciences (2016).

 

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • El contacto con la naturaleza cambia nuestra percepción del tiempo 28 marzo, 2024
    Investigaciones recientes y en particular un nuevo estudio han demostrado que la naturaleza puede regular nuestro sentido del tiempo: estar en ámbitos naturales puede cambiar la forma en que experimentamos el tiempo y, tal vez, brindarnos la sensación de abundancia de tiempo que las exigencias de la vida contemporánea suelen reducir drásticamente.
    Pablo Javier Piacente
  • El derretimiento de los polos modifica la velocidad a la cual gira la Tierra 28 marzo, 2024
    Un nuevo estudio ha descubierto que la redistribución de la masa procedente del derretimiento del hielo polar está cambiando la velocidad a la que gira nuestro planeta. No se trata de algo anecdótico, ya que modifica la duración del año en la Tierra: los cambios han derivado en que el segundo intercalar previsto para restar […]
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren el primer hogar del Homo Sapiens fuera de África 28 marzo, 2024
    El primer hogar que acogió al Homo Sapiens cuando emigró de África fue la así llamada Meseta Persa, donde vivió unos 20.000 años e interactuó con los neandertales hasta que oleadas de estas poblaciones se dispersaron y se asentaron por toda Eurasia.
    Redacción T21
  • Los astrónomos observan un misterioso glóbulo cometario vagando por el cosmos 27 marzo, 2024
    Utilizando el Telescopio de rastreo VLT (VST) los científicos han producido una imagen impactante de GN 16.43.7.01, un glóbulo cometario situado a 5.000 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Escorpio. Se trata de pequeñas y débiles nubes interestelares de gas y polvo cósmico, con una forma similar a la de […]
    Pablo Javier Piacente
  • Sería inminente el hallazgo de vida extraterrestre en Europa, una de las lunas de Júpiter 27 marzo, 2024
    Basado en experimentos recientes, un grupo de científicos determinó en un nuevo estudio que un instrumento en particular a bordo de la futura misión Europa Clipper de la NASA, denominado SUrface Dust Analyzer, era tan sensible que probablemente podría detectar signos de vida extraterrestre en granos individuales de hielo expulsados por Europa, la luna helada […]
    Pablo Javier Piacente
  • ¿La criopreservación es el paso necesario para la resurrección moderna? 27 marzo, 2024
    En España hay cinco casos de personas sometidas a criopreservación después de fallecer, a la espera de que la tecnología permita, tal vez, volverlos a la vida en los años 50 de este siglo.
    José Luis Cordeiro (*)
  • Crean un cerebro fantasma en forma de cubo impreso en 3D 27 marzo, 2024
    Investigadores austriacos han desarrollado un modelo de cerebro impreso en 3D basado en la estructura de las fibras cerebrales visibles mediante imágenes de resonancia magnética. Permite estudiar la compleja red neuronal con una precisión sin precedentes.
    Redacción T21
  • El océano se está desgarrando 26 marzo, 2024
    2.000 terremotos en un día en Canadá insinúan el nacimiento de una nueva corteza oceánica frente a la costa de la isla de Vancouver: está a punto de nacer a través de una ruptura magmática en las profundidades del mar.
    Pablo Javier Piacente
  • Simulan una explosión termonuclear en un superordenador 26 marzo, 2024
    Una simulación por superordenador nos brinda nuevos conocimientos sobre el comportamiento de las estrellas de neutrones: al evocar la explosión termonuclear que tiene lugar cuando estos monstruos cósmicos devoran a otra estrella, los investigadores logran avanzar en la comprensión de los fenómenos más extremos que suceden en el cosmos.
    Pablo Javier Piacente
  • Las matemáticas tienen la clave para erradicar el machismo 26 marzo, 2024
    Las matemáticas demuestran que si una parte significativa de las mujeres de una población (superando el límite del 45%) se comporta solidariamente con otras mujeres (como si fuesen hermanas), el machismo se extingue.
    Alicia Domínguez y Eduardo Costas (*)